Принцип получения разного числа пар полюсов

Фазные обмотки статора, уложенные в пазы сердечника статора, представляют собой мощные электромагниты. Уменьшая число пар полюсов обмотки статора, можно увеличивать скорость двигателя, и наоборот, в соответствии с выражением

n = 60f (1 – s) / р.

Для получения несколько скоростей электродвигателя применяют два способа:

1. размещают на статоре отдельные обмотки в количестве, равном числу скоростей.

Эти обмотки имеют разное число пар полюсов и при работе двигателя включаются пооче-

редно. Например, на судах применяются двигатели серии МАП на две или три скорости (М – морской, А – асинхронный, П – полюсопереключаемый);

4. размещают на статоре обмотку, схему которой можно изменять по одному из

двух вариантов:

а) переключение обмотки со «звезды» на «двойную звезду»;

б) переключение обмотки со «треугольника» на «двойную звезду».

Этот второй способ получения нескольких скоростей широко применяется на судах иностранной постройки (особенности на судах, построенных в ФРГ).

У таких двигателей, допускающих изменение схемы обмотки, каждая фазная обмот

ка состоит из двух одинаковых частей (секционных групп) с выводами Н1-К1, Н2-К2 (Н – начало, К – конец).

Объясним принцип изменения числа пар полюсов на примере только одной фазной обмотки (рис. 9.18).

Рис. 9.18. Схема переключения секционных групп обмотки статора с последо-

вательного (а) на параллельное (б) соединение; Н и К – начала и концы секционных групп

Пусть секционные группы соединены последовательно при помощи перемычки

К1 – Н2, а на выводы Н1 и К2 подается питание (рис. 9.18, а). Задавшись произвольно вы

бранным направлением тока в сторонах секций (обозначено стрелками), перенесем эти направления в поперечные сечения проводников секций в верхней части в виде крестиков и точек.

По правилу буравчика найдем направление магнитных силовых линий вокруг каж-

дого проводника с током. Рядом расположенные силовые линии позволят определить положение электромагнитных полюсов обмотки статора. На рис. 9.18, а таких полюсов –

четыре (2р = 4), поэтому синхронная частота вращения ротора составит

n = 60f / р = 60*50 / 2 = 1500 об / мин.

При переходе от последовательного соединения к параллельному надо соединить

перемычками выводы Н1 и К2 (а не Н1 и Н2) и К1 и Н2 (а не К1 и К2) (рис. 9.18, б).

Повторяя сделанные выше рассуждения, можно найти, что при переходе от после-

довательного к параллельному соединению секционных групп число полюсов уменьши-

лось в 2 раза (2р = 2), поэтому синхронная частота вращения ротора составит

n = 60f / р = 60*50 / 1 = 3000 об / мин.

.

2.3. Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов путем переключения обмотки статора со «звезды» на «двойную звезду»

При переключении обмотки статора первым способом двигатель при пуске включа

ют в сеть по схеме «звезда» (рис.9.19, а), этом питание сети подается на выводы С1, С2 и С3. Секционные группы Н1-К1 и Н2-К2 в каждой из трех фазных обмоток соединены последовательно.

Рис. 9.19. Схемы включения и механические характеристики асинхронного двигателя при переключении обмотки статора со «звезды» на «двойную звезду»

(а) и с «треугольника» на «двойную звезду» (б)

Для перехода на «двойную звезду» поступают так:

а) снимают питание с выводов С1, С2 и С3;

б) при помощи контактов первого трехполюсного контактора соединяют вместе вы

воды Н1 и К2;

в) при помощи контактов второго трехполюсного контактора подают питание на средние выводы С4, С5 и С6 фазных обмоток

В результате этих переключений секционные группы в каждой фазной обмотке сое

диняются параллельно, в целом образуя две «звезды», включены параллельно.

Переходный процесс протекает по траектории «0АВСD». При пуске двигатель включают «звездой», при этом он переходи из точки «0» в точку «А», развивая пусковой момент, выражаемый отрезком «0А».

Поскольку в точке «А» пусковой момент больше номинального М , двигатель раз

гоняется по участку «АВ». В точке «В» наступает установившийся режим на «звезде».

При переключении обмотки на «двойную звезду» двигатель при постоянстве скоро

сти переходит из точки «В» в точку «С», после чего разгоняется до точки «D», в которой наступает установившийся режим на «двойной звезде».

При всех переключениях двигатель необходимо использовать полностью, т.е. зависящий от нагрузки ток статора I должен быть равен номинальному I , на который рассчитана обмотка статора.

При переходе со «звезды» на «двойную звезду мощность и скорость увеличивают

ся в 2 раза, но момент двигателя не изменяется (отсюда название способа - «регулирова-

ние скорости при постоянном моменте»).

2.4. Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов путем переключения обмотки статора с «треугольника» на «двойную звезду»

При переключении обмотки статора вторым способом двигатель при пуске включа

ют в сеть по схеме «треугольник» (рис.9.19, б), этом питание сети подается на выводы С1, С2 и С3. Секционные группы Н1-К1 и Н2-К2 в каждой из трех фазных обмоток соеди-

нены последовательно.

Для перехода на «двойную звезду» точно так же, как в предыдущем случае, а имен-

но:

а) снимают питание с выводов С1, С2 и С3;

б) при помощи контактов первого трехполюсного контактора соединяют вместе вы

воды Н1 и К2;

в) при помощи контактов второго трехполюсного контактора подают питание на средние выводы С4, С5 и С6 фазных обмоток

В результате этих переключений секционные группы в каждой фазной обмотке сое

диняются параллельно, в целом образуя две «звезды», включены параллельно.

При переходе с «треугольника» на «двойную звезду:

1. мощность увеличивается на 16%, т.е. почти не изменяется (отсюда название

способа - «регулирование скорости при постоянной мощности»);

. 2. скорость увеличивается в 2 раза;

3. момент двигателя уменьшается почти в 2 раза (М = 0, 58 М ).

На судах регулирование скорости переключением обмотки статора со «звезды» на

«двойную звезду» применяют в грузоподъемных механизмах, т.к. при этом способе крити

ческий момент двигателя не изменяется и потому отсутствует опасность опрокидывания двигателя. В то же время такая опасность существует при переключением обмотки стато-

ра с «треугольника» на «двойную звезду», потому что момент двигателя уменьшается по-

чти в 2 раза (М = 0, 58 М ).

. На судах переключение обмотки статора с «треугольника» на «двойную звезду» применяют ограниченно, в электроприводах якорно-швартовных устройств для получения последней, самой высокой скорости, которая используется для перемещения свободного

(ненагруженного) швартовного каната.