Регулирование скорости вращения судовых АД

теги:



АД, в которых предусмотрена возможность изменять число пар полюсов р1 называются полюсопереключаемыми или многоскоростными. Обычно они выпускаются на 2, 3 или на 4 скорости вращения, причем двухскоростные АД изготовляются с одной обмоткой на статоре и с переключением полюсов в отношении 2:1, трехскоростные — с двумя обмотками на статоре, одна из которых выполняется с переключением, четырехскоростные — с двумя обмотками на статоре, каждая из которых выполняется с переключением числа пар полюсов в отношении 2:1.

Например, двигатель на частоту:

частота сети

с  синхронными скоростями вращения 1500/1000/750/500 имеет одну обмотку с переключением на 2р  = 4 и 8 и другую обмотку с переключением на 2р = 6 и 12 полюсов.

Каждая фаза обмотки статора многоскоростного АД состоит из двух одинаковых частей (полуобмоток), которые включаются различным образом. Большая  скорость  получается  при  меньшем числе полюсов.

Принципиальная схема соединения полуобмоток одной фазы статора при переключении числа пар полюсов в отношении 2:1 показана на рис.1 (а и б). Полуобмотки сдвинуты в пространстве друг относительно друга на 180°. При соединении полуобмоток, как показано на рис.1 (а) обмотка образует 4 полюса и синхронная скорость равна 1500 об/мин. Если одну полуобмотку переключить таким образом, чтобы направление тока в ней изменилось на обратное (рис.1, б), то обмотка будет создавать два полюса и синхронная скорость составит n1 = 3000 об/мин, т.е. увеличится вдвое.

Принципиальная схема соединения полуобмоток фазы статора при переключении числа пар полюсов

Рис.1 - Принципиальная схема соединения полуобмоток фазы статора при переключении числа пар полюсов

Механические характеристики АД при различных числах полюсов приведены на рис.2.

Механические характеристики АД при различном  числе полюсов

Рис. 2 - Механические характеристики АД при различном  числе полюсов

Поскольку при рассмотренном переключении обмотки статора напряжение фазы не изменяется, то вращающий момент при уменьшении числа пар полюсов уменьшается, так как :

вращающий момент при уменьшении числа пар полюсов

Применяются и другие схемы переключения числа пар полюсов АД. Вес и стоимость многоскоростных АД несколько больше, чем односкоростных той же мощности и допускают они только ступенчатое изменение скорости. Тем не менее это широко применяемый способ регулирования скорости короткозамкнутых АД в том числе и в судовых условиях.




Этот способ регулирования скорости возможен только при питании АД от специальных установок, как правило, статических преобразователей частоты.
Механические характеристики двигателя при различной частоте и неизменном подводимом напряжении представлены на рис.1.

Механические характеристики АД при  различной частоте

Рис. 1 - Механические характеристики АД при различной частоте

При уменьшении частоты максимальный момент Мmax возрастает, а скорость вращения поля статора n1 и скорость ротора n2 уменьшаются.

Если при уменьшении частоты напряжение постоянно:

напряжение постоянно

то увеличивается магнитный поток в соответствии с соотношением:

увеличивается магнитный поток в соответствии с соотношением

при этом увеличивается насыщение стали статора и ротора, недопустимо растут потери на гистерезис и вихревые токи, увеличивается ток намагничивания, а КПД АД уменьшается. Поэтому всегда в установках, предназначенных для регулирования АД рассматриваемым способом, одновременно с изменением частоты изменяют также и величину напряжения. Соотношение между частотой и напряжением определяется характером изменения момента сопротивления при регулировании. В частности, необходимо обеспечить:

При Мс=const

Соотношение между частотой и напряжением определяется характером изменения момента сопротивления при регулировании

При Мс ≡ n2

Соотношение между частотой и напряжением определяется характером изменения момента сопротивления при регулировании

В этих условиях АД работает с постоянными значениями η, cosφ  и перегрузочной способности Мmaxн.

К недостаткам частотного регулирования следует отнести большие габариты и высокую стоимость питающей установки, отрицательное влияние преобразователей частоты на судовую сеть, что выражается в искажении формы кривой напряжения сети, высокий уровень собственных шумов. К достоинствам относится плавное, в широких пределах регулирование скорости АД. В настоящее время в связи с совершенствованием статических преобразователей частоты на тиристорах этот способ регулирования скорости АД становится весьма перспективным.


теги:



Этот способ регулирования возможен только в двигателях с фазным ротором. Схема регулирования ничем не отличается от схемы пуска АД с фазным ротором (см. рисунок), однако регулировочные реостаты должны быть рассчитаны на длительную работу.
Механические характеристики двигателя при изменении активного сопротивления ротора показаны на рис.1. Процесс регулирования происходит следующим образом. Работа АД в номинальном режиме характеризуется точкой «А» на естественной характеристике.

Рис. 1 - Механические характеристики АД при изменении активного сопротивления ротора

Рис. 1 - Механические характеристики АД при изменении активного сопротивления ротора

При введении в цепь ротора сопротивления rд скорость в первый момент не уменьшается, а ток ротора снижается до величины:

При введении в цепь ротора сопротивления rд скорость в первый момент не уменьшается, а ток ротора снижается до величины

Уменьшение тока приводит к уменьшению вращающего момента (точка А')  и ротор начнет тормозиться, т.е. скольжение будет возрастать. Соответственно возрастающему скольжению будет увеличиваться — E'2s и ток I'2. Процесс уменьшения скорости и увеличение тока I'2 будет происходить до тех пор, пока составляющая этого тока:

составляющая тока

не достигнет прежнего значения, а вращающий момент:

вращающий момент

не станет снова равным моменту сопротивления Мс. Ротор в этом случае будет иметь скольжение больше, а скорость меньше, чем до введения реостата (точка В).

Указанным способом можно регулировать скорость АД в широких пределах, а плавность регулирования скорости будет зависеть от числа ступеней регулировочного реостата. В то же время этот способ регулирования является очень неэкономичным, так как связан с большими потерями энергии в регулировочном реостате. КПД двигателя при регулировании тем меньше, чем меньшая скорость вращения ротора достигается в результате регулирования.
Несмотря на неэкономичность данного способа регулирования, он находит применение на практике. Его положительным качеством является то, что потери скольжения выделяются в сопротивлении регулировочного реостата и не приводят к повышенному нагреву ротора.


теги:
Стр. 1 из 212


radionet