Способы регулирования частоты вращения судовых АД

Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Следующая

Скорость вращения ротора АД равна

(1)

Таким образом, чтобы изменить скорость АД необходимо изменить либо скольжение s, либо скорость вращения поля статора n₁ Скольжение s можно изменить путем введения в цепь ротора добавочных сопротивлений или изменением подводимого напряжения. Скорость вращения поля статора определяется частотой сети и числом пар полюсов p; изменение этих параметров приводит к изменению синхронной скорости поля n₁, а следовательно, и скорости n₂.

Регулирование изменением подводимого напряжения.Возможность регулирования АД изменением подводимого напряжения подтверждается графиком (рисунок 1). Точка "А" соответствует номинальному режиму. При уменьшении напряжения вращающий момент уменьшается пропорционально U₁². Характеристика 3 соответствует уменьшению напряжения примерно на 30%. Скольжение при этом увеличивается, а скорость вращения уменьшается примерно на 20% от номинальной, т.е. диапазон регулирования оказывается небольшим. Практически диапазон регулирования ограничивается величиной критического скольжения, одновременно резко снижается перегрузочная способность.

Изменение подводимого к двигателю напряжения может осуществляться различными способами: применением источника с регулируемым напряжением, включением в цепь статора дросселя насыщения, регулируемого автотрансформатора или тиристорных коммутаторов.

Для АД с повышенным активным сопротивлением обмотки ротора пределы регулирования данным способом значительно расширяются, что показано на рисунке 1,б. Подобные свойства имеет двигатель с массивным или двухслойным ротором, разработанный в нашей стране под руководством профессора Могильникова B.C.

Рисунок 1 – Механические характеристики АД при изменении подводимого напряжения: а – обычный двигатель; б – двигатель с двухслойным (массивным) ротором

Эти двигатели, кроме того, имеют отличные пусковые характеристики (большой пусковой момент и малый пусковой ток), лучшие виброшумовые характеристики, что особенно актуально для судовых ЭЭС

Регулирование изменением частоты питающей сети.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 рисунке 2.

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

Если при уменьшении частоты напряжение постоянно , то увеличивается магнитный поток в соответствии с соотношением

(2)

Рисунок 2 – Механические характеристики АД при различной частоте

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 М_с=const, , при М_с ≡ n², . (3)

В этих условиях АД работает с постоянными значениями и перегрузочной способности М_max/М_н.

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.

Регулирование изменением числа пар полюсов.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 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.

Рисунок 3 – Принципиальная схема соединения полуобмоток фазы статора при переключении числа пар полюсов

Принципиальная схема соединения полуобмоток одной фазы статора при переключении числа пар полюсов в отношении 2:1 показана на рисунке 3 (а и б). Полуобмотки сдвинуты в пространстве друг относительно друга на 180°. При соединении полуобмоток, как показано на рисунке 3(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 (рисунок 3, б), то обмотка будет создавать два полюса и синхронная скорость составит n₁ = 3000 об/мин, т.е. увеличится вдвое.

Механические характеристики АД при различных числах полюсов приведены на рисунке 4. Поскольку при рассмотренном переключении обмотки статора напряжение фазы не изменяется, то вращающий момент при уменьшении числа пар полюсов уменьшается, так как

Рисунок 4 - Механические характеристики АД

Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Следующая

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: