Построение естественной характеристики АД.

Асинхронные двигатели получили на морском флоте весьма
широкое применение благодаря ряду существенных преимуществ по
сравнению с ЭД других типов. Они подразделяются в зависимости
от конструктивного исполнения ротора на двигатели с фазным и
короткозамкнутым ротором. Наибольшее распространение в судовых ЭП получили асинхронные двигатели (АД) с короткозамкнутым ротором. Это объясняется простотой их обслуживания и высокой надежностью, малыми размерами и небольшой массой.

Механическая характеристика выражает зависимость между скоростью вращения и моментом двигателя. В асинхронных двигателях скорость однозначно связана со скольжением, поэтому механические характеристики двигателей часто представляют в виде зависимости между моментом и скольжением: М=f(s)/

Механическая характеристика АД определяется положением трех точек с координатами: 1) М = 0; ω=ω_0$ 2) М = М_к; (ω = ω_кр; 3) М = М_п, ω = 0. Меняя координаты этих точек путем изменения электрических параметров (значения активного сопро­тивления в цепи ротора, напряжения на обмотках статора и частоты тока питающей сети), можно получить ряд искусственных механи­ческих характеристик. Ввиду того, что способ изменения механи­ческой характеристики посредством частоты тока будет рассмотрен при регулировании угловой скорости, то ограничимся рассмотре­нием влияния первых двух параметров.

Для построения естественной характеристики и практических расчетов наиболее удобно использовать уравнение механической характеристики (Формула Клосса)

М =

Пользуясь этим уравнением, можно построить механическую характеристику по паспортным данным АД. Значение критического момента приводится в каталогах в абсолютных единицах в виде кратности критического момента: λ =

Номинальный мо­мент можно определить по номинальной мощности. М=Р/ω Критическое скольжение можно найти по уравнению

S_k=

Уравнение позволяет с достаточной для практических расче­тов точностью построить механическую характеристику АД в пределах скольжения от 0 до S_k. Что вполне приемлемо для рабочей зоны характеристики.

Способы регулирования частоты вращения 3-фазных асинхронных двигателей

Основные сведения

Формула частоты вращения асинхронного двигателя имеет вид

n = 60f ( 1 – s ) / р,

где:

n – частота вращения, об/мин;

f – частота тока питающей сети;

s – скольжение ротора ( относительное отставание ротора от магнитного поля обмотки статора );

р – число пар полюсов.

Из формулы следует, что регулировать скорость асинхронного двигателя можно тремя способами:

1. изменением частоты тока питающей сети;

2. изменением скольжения;

3. изменением числа пар полюсов.

Кроме того, существует 4-й способ – изменением напряжения на обмотке статора.

Регулирование скорости изменением частоты тока питающей сети – плавное, но требует применения громоздких и дорогих тиристорных преобразователей частоты.

На судах этот способ нашел ограниченне применение, в основном, в электроприводах тяжеловесных лебёдок, грузовых и портальных кранов.

Регулирование скорости изменением скольжения применимо только для двигателей с фазным ротором, т.. осуществляется введением резисторов в цепь фазного ротора. Регулирование плавное, но требует применения громоздких пускорегулировочных реостатов, в которых выделяется большое количество тепла.

Регулирование скорости изменением числа пар полюсов применяют только для двигателей с короткозамкнутым ротором.

Теоретически его можно применить и для двигателей с фазным ротором, но в этом случае одновременно с переключением в обмотке статора необходимо производить аналогичные переключения и в обмотке ротора. Это вызовет недопустимое усложнение конструкции и увеличение массогабаритных параметров двигателя.

Недостаток регулирования – его ступенчатость ( в соотношении 1:2:4 или 1:2:6 ) и высокая стоимость полюсопереключаемых электродвигателей.

Область применения на судах – самая распостранённая, в электроприводах грузовых лебёдок и кранов, а также брашпилей и шпилей.

Регулирование скорости изменением напряжения на обмотке статора на судах не нашло широкого применения из-за 2-х недостатков:

1. требуется отдельное устройство ( регулятор напряжения ), позволяющее плавно изменять его выходное напряжение как по величине, так и по фазе;

2. при понижении напряжения возникает опасность опрокидывания двигателя, т.к. при этом резко ( в квадрате ) уменьшается вращающий момент двигателя.

Область применения на судах – ограниченная, в основном, в системах судовой электроавтоматики ( рулевые приводы и авторулевые ) для изменения скорости двухфазных асинхронных двигателей мощностью до 150-200 Вт.

На судах до сих пор наиболее распостраненный способ регулирования – путем изменения числа пар полюсов. Он применяется в электроприводах грузоподъемных механизмов и якорно-швартовных устройств.