Т.Г.СОКОЛОВСКИЙ

ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ

Современный этап развития промышленных приводов характеризуется значительным расширением области применения регулируемых электроприводов переменного тока. Это касается большинства тех отраслей промышленности, в которых ранее использовались электроприводы постоянного тока с двигателями, независимого возбуждения, обладающие наилучшими регулировочными свойствами (например, металлообрабатывающая промышленность, бумагоделательная промышленность и др.), а также отраслей, где технологические параметры средствами электропривода не регулировались (например, насосные станции и воздуходувки).

Основой для разработки асинхронного двигателя послужило открытие явления вращающегося магнитного поля, сделанное одновременно и независимо друг от друга Г.Феррарисом (Италия) и Н.Теслой (США) и опубликованное в 1888 г. В то же самое время русским электротехником М.О.Доливо-Добровольским был сконструирован трехфазный асинхронный двигатель с распределенной обмоткой статора, а в 1889 г. им же был изобретен корот-козамкнутый ротор асинхронного двигателя с обмоткой в форме беличьей клетки. Конструкция асинхронного двигателя, принципиально разработанная тогда, сохранилась до сих пор, он и поныне является одной из самых дешевых и долговечных электрических машин.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором является самым распространенным типом электрической машины. Это объясняется простотой его конструкции и высокой надежностью, связанной с отсутствием щеток и контактных колец. Длительное время асинхронный двигатель использовался, в основном, в нерегулируемых электроприводах, хотя теоретические способы регулирования его скорости были известны. Одновременно велись работы по практическому созданию регулируемого привода переменного тока. При всех известных способах регулирования скорости асинхронного двигателя (регулирование изменением напряжения на статорной обмотке, переключением числа пар полюсов, введением сопротивления или добавочной электродвижущей силы (ЭДС) в роторную цепь двигателя с фазным ротором) только электропривод с регулированием путем изменения частоты

напряжения на статоре мог составить конкуренцию приводу постоянного тока с двигателем независимого возбуждения в тех устройствах, в которых требуется большой диапазон регулирования скорости и предъявляются высокие требования к точности ее поддержания и динамическим характеристикам привода. На статоре асинхронного двигателя располагается трехфазная (реже - с другим числом фаз) статорная обмотка, оси фаз которой сдвинуты между собой в электрическом пространстве на 120 эл. град. На роторе также расположена трехфазная обмотка, если двигатель имеет фазный ротор, или обмотка в форме беличьей клетки, если двигатель выполнен с короткозамкнутым ротором.

Обмотка статора питается симметричным трехфазным синусоидальным напряжением

Щл = #1тах Sin(GW);

"ib = U\max sin(«W - 2л/3);

Щс = Ux max Sin(GW - 4л/3),

где Ulmax - амплитудное значение напряжения питания статора; моэл - угловая частота напряжения питания статора; / - время. Угловая частота напряжения питания

Юоэл = 2л/,

где /- частота напряжения питания статора, Гц.

Фазные напряжения щА, щв, щс сдвинуты друг относительно друга во времени на угол 2л/3 рад, т. е. на 120°. Сочетание пространственного сдвига обмоток и временного сдвига напряжений приводит к тому, что в магнитной системе машины формируется вращающееся магнитное поле.

Если число пар полюсов обмотки статора равно единице (р„ = 1), то физическое и электрическое пространства совпадают друг с другом и обмотки оказываются сдвинутыми на 120° и в физическом, и в электрическом пространстве. В этом случае за время, равное периоду напряжения питания, максимум магнитной индукции совершает полный оборот в плоскости, перпендикулярной оси машины, т.е. поворачивается на 2л рад. При этом угловая скорость вращающегося поля в физическом пространстве равна круговой частоте напряжения питания со0эл. Если число пар полюсов больше единицы, то фазные обмотки, сдвинутые в электрическом пространстве друг относительно друга в на 2л/3 эл. рад, в физическом пространстве сдвинуты между собой на угол 2л/3рп рад. Это означает, что, например, при р„ = 2 за период напряжения питания поле, повернувшись в электрическом пространстве на 2л эл. рад, в физическом пространстве повернется только на