РЕГУЛЮВАННЯ ШВИДКОСТІ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА ЗМІНОЮ ЧИСЛА ПАР ПОЛЮСІВ

Цей спосіб регулювання може бути реалізований тільки при використанні спеціальних АД, що одержали назву багатошвидкісних. Особливістю цих двигунів є статорна обмотка, що полягає із двох однакових секцій (напівобмоток), використовуючи різні схеми з'єднання яких можна змінювати число пар полюсів р. Відповідно до формули змінюється швидкість обертання магнітного поля, а виходить, і швидкість АД. Ротор багатошвидкістних АД звичайно виконується короткозамкненим.

Тому що число пар полюсів може ухвалювати тільки дискретні значення (р = 1, 2, 3, 4), тому швидкість АД цим способом можна регулювати лише східчасто.

Розглянемо схеми з'єднання секцій обмотки статора для зміни числа пар полюсів АД (мал. 8).

Рис. 8

Нехай фаза статорної обмотки складається із двох однакових секцій 1н - 1к, 2н - 2 к, що мають кожна по два провідники (див. мал. 8, а) і з'єднаних послідовно та згідно. По обмотці статора в цей момент часу протікає струм у напрямку, показаному стрілками. Використовуючи відоме правило буравчика, визначимо напрямок магнітних силових ліній, створюваних струмом, що протікають по провідниках, I. Неважко помітити, що магнітне поле має в цьому випадку чотири полюси, або р = 2.

Змінимо тепер схему з'єднання секцій, включивши їх послідовно та зустрічно (див. мал. 8,б), залишивши при цьому колишній напрямок струму. У цьому випадку статорна обмотка утворює вже магнітне поле із удвічі меншим числом пар полюсів. Зменшення вдвічі числа пар полюсів також досягається і у схемі, показаній на мал. 8,в, де секції з'єднані паралельно. В обох випадках зменшення числа пар полюсів досягається зміною напрямку струму на протилежне в одній із секцій (у цьому випадку в другий). При цьому діапазон зміни швидкості обертання магнітного поля рівний двом.

Найбільш часто на практиці застосовуються дві схеми перемикання статорних обмоток багатошвидкістних АД: із трикутника на подвійну зірку та із зірки на подвійну зірку. Розглянемо схеми з'єднання статорних обмоток і механічні характеристики АД для цих випадків.

Трикутник - подвійна зірка. Для одержання більшого числа пар полюсів р, секції кожної фази статора включені послідовно, згідно та з'єднані в трикутник (мал. 9, а), де А_1н і А_2н - відповідають початку першої та другої секції фази А; А_1к, А_2к - їхні кінці (позначення для виводів фаз В і С аналогічні). Схема з'єднання секцій на мал. 9, б аналогічна схемі, наведеної на мал. 8, в, і визначає зменшення у два рази числа пар полюсів АД. Схема, у якій фази статора утворено двома паралельно включеними секціями, одержала назву подвійної зірки.

Рис. 9

Механічні характеристики АД для схем з'єднання обмоток у трикутник 2 і подвійну зірку 1 показані на мал. 9, в.

Зірка - подвійна зірка. У цьому випадку низька швидкість (більше число пара полюсів р₁) відповідає схемі з'єднання обмоток в одинарну зірку (мал. 10, а), кожну фазу якої утворюють послідовно з'єднані секції (позначення див. на мал. 9, а). Перемикання на подвійну зірку здійснюється за схемою, показаної на мал. 9,б, при цьому число пар полюсів р2 зменшується вдвічі. Механічні характеристики при з'єднанні обмоток у зірку 2 і подвійну зірку 1 двошвидкісне АД зображене на мал. 10, б.

Рис. 10

Крім розглянутих двошвидкісних застосовуються також трьох- і чотиришвидкісні АД. Перші з них крім обмотки статора, що перемикається, виконуваної аналогічно розглянутої вище, мають також і одну неперемикаєму обмотку. Чотиришвидкісні АД мають дві обмотки статора, що перемикаються, з різним числом пар полюсів р₁- р₄ і дозволяють одержати чотири регулювальні механічні характеристики.

Розглянутий спосіб регулювання швидкості АД характеризується рядом позитивних показників, що визначає широке його застосування в асинхронних ЕП, і в першу чергу це економічність, тому що процес зміни швидкості не супроводжується виділенням у роторному ланцюзі додаткових втрат енергії, що викликають зайве нагрівання двигуна та погіршують його ККД.

Механічні характеристики (див. мал. 9, в та 10,б) багатошвидкістних АД відрізняються твердістю і достатньою перевантажувальною здатністю.

Схему перемикання «зірка - подвійна зірка» доцільно застосовувати при постійному моменті навантаження Mс, а схему «трикутник - подвійна зірка» - при навантаженні ЕП, що має характер постійної потужності.

Недоліком розглянутого способу є ступінчастість зміни швидкості двигуна та невеликий діапазон її регулювання, звичайно 6...8.