Метод изменения числа полюсов

Метод изменения числа полюсов для управления скоростью асинхронного двигателя

Метод изменения числа полюсов является одним из основных способов регулирования скорости асинхронного двигателя. Этот подход к управлению скоростью через изменение числа полюсов в основном применяется к двигателем с короткозамкнутым ротором. Причина заключается в уникальной характеристике короткозамкнутого ротора, который автоматически генерирует число полюсов, точно соответствующее числу полюсов в обмотке статора.

Существует три основных метода, с помощью которых можно изменить число полюсов статора:

• Несколько обмоток статора

• Метод последовательных полюсов

• Модуляция амплитуды полюсов (PAM)

Каждый из этих методов изменения числа полюсов подробно объясняется ниже:

Несколько обмоток статора

В методе нескольких обмоток статора устанавливаются две отдельные обмотки на статоре, каждая из которых намотана таким образом, чтобы создать разное число полюсов. В любой момент времени питается только одна из этих обмоток. Например, рассмотрим двигатель, оснащенный двумя обмотками, предназначенными для конфигураций с 6 и 4 полюсами. При частоте электрического питания 50 герц соответствующие синхронные скорости для этих чисел полюсов составят 1000 оборотов в минуту и 1500 оборотов в минуту соответственно. Однако этот метод управления скоростью имеет свои недостатки; он менее энергоэффективен и обычно дороже в реализации по сравнению с другими техниками.

Метод последовательных полюсов

Метод последовательных полюсов включает разделение одной обмотки статора на несколько групп катушек, с выводом концов каждой группы для внешнего подключения. Просто переконфигурируя соединения между этими группами катушек, можно эффективно изменять число полюсов. На практике обмотки статора обычно делятся всего на две группы катушек, что позволяет изменять число полюсов в соотношении 2:1.

На следующем рисунке показана одна фаза обмотки статора, состоящая из 4 катушек. Эти катушки разделены на две группы, обозначенные как a - b и c - d.

Группа катушек a - b состоит из нечетного числа катушек, а именно катушек 1 и 3, в то время как группа катушек c - d содержит четное число катушек, а именно катушки 2 и 4. Эти две катушки в каждой группе соединены последовательно. Как показано на рисунке выше, выводы a, b, c и d выведены для внешних соединений.

Ток, проходящий через эти катушки, можно контролировать, соединяя группы катушек либо последовательно, либо параллельно, как показано на следующем рисунке. Такое стратегическое соединение позволяет манипулировать магнитным полем, создаваемым обмотками статора, что, в свою очередь, играет ключевую роль в изменении числа полюсов и, следовательно, в регулировании скорости асинхронного двигателя.

В системе с частотой 50 герц, когда конфигурация обмотки статора приводит к общему числу четырех полюсов, соответствующая скорость вращения асинхронного двигателя составляет 1500 оборотов в минуту (об/мин).

Как показано на следующем рисунке, при изменении направления тока, протекающего через катушки группы a - b, происходит значительное изменение магнитного поля, создаваемого обмотками статора. В этом новом состоянии все катушки в обмотке будут создавать северные (N) полюса. Это изменение конфигурации полюсов напрямую влияет на скорость и рабочие характеристики двигателя, формируя ключевой принцип метода изменения числа полюсов для управления скоростью асинхронных двигателей.

Принципы изменения числа полюсов и метод PAM

Для завершения магнитного контура магнитный поток группы полюсов должен проходить через пространство между группами полюсов. В результате индуцируется магнитный полюс противоположной полярности, S-полюс. Эти индуцированные полюсы называются последовательными полюсами. В результате число полюсов машины удваивается от исходного (например, увеличивается с 4 до 8 полюсов), а синхронная скорость уменьшается вдвое (с 1500 об/мин до 750 об/мин).

Этот принцип может быть применен ко всем трем фазам асинхронного двигателя. Тщательно выбирая комбинации последовательных и параллельных соединений для групп катушек в каждой фазе, а также выбирая соответствующие звездообразные или треугольные соединения между фазами, становится возможным достигать изменения скорости при сохранении постоянного момента, постоянной мощности или обеспечивать переменный момент.

Метод модуляции амплитуды полюсов (PAM)

Модуляция амплитуды полюсов предлагает высокоадаптивный подход к изменению числа полюсов. В отличие от некоторых традиционных методов, которые в основном обеспечивают соотношение скоростей 2:1, PAM может использоваться в ситуациях, где требуются различные соотношения скоростей. Двигатели, специально разработанные для регулирования скорости с использованием схемы модуляции амплитуды полюсов, называются PAM-двигателями. Эти двигатели предоставляют повышенную гибкость в управлении скоростью, делая их подходящими для широкого спектра применений, где требуется точное и разнообразное регулирование скорости.