Среднее профессиональное образование а. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов электрические машины и преобразователи подвижного состава

частью характеристики, которая обусловливает устойчивую работу. 
13.5. Управление частотой вращения вала и реверсирование асинхронного двигателя. 
Из формулы для определения частоты вращения ротора асинхронного двигателя: 
n
2
= n
1
(l - s) = 60f / p (1- s) (13.1) 
следует, что изменить частоту вращения ротора можно путем изменения одной из трех 
величин: частоты напряжения питания, скольжения ротора или числа пар полюсов. 
Регулирование скорости изменением частоты напряжения питания. Регулирование основано 
на изменении частоты вращения поля статора и в этом случае получается плавным и в 
широких пределах. Однако для изменения частоты f необходимо иметь преобразователь 
частоты, так как частота питающей сети постоянна. В результате установка становится 
сложной и дорогостоящей. Тем не менее, этот способ является основным при регулировании 
скорости объектов подвижного состава, имеющих тяговый привод с асинхронными 
тяговыми 
электродвигателями. 
Частотное 
управление 
асинхронным 
двигателем 
осуществляется одновременным изменением ряда параметров питающей сети. Для 
обеспечения экономичного регулирования текущие значения напряжения U
1
частоты тока f и 
вращающего момента М
1
должны находиться в следующем соотношении с номинальными 
значениями U
ном
, f
ном
, M
ном
: U
1
/U
ном
= (f/f
ном
)√M
1
/ M
ном
(13.2) 
При этом обеспечиваются заданные значения перегрузочной способности асинхронного 
тягового двигателя, КПД и коэффициента мощности. При М
1
= М
ном
регулирование 
напряжения осуществляется в соответствии с зависимостью U
1
= k
1
f, так как: 
U1/U
ном
= f/f
ном
= const (13.3) 
U1/f = U
ном
/f
ном
= const (13.4) 
При постоянной мощности асинхронного тягового двигателя регулирование осуществляется 
в соответствии с зависимостью U
1
= k
2
√f, где k
1
и k
2
– конструктивные коэффициенты. 
Поскольку Р = M
1
f = M
ном
f
ном
= const, то: M
ном
/M
1
= f/f
ном
и U
1
/U
ном
= √f/f
ном
(13.5) При 
частотном управлении можно придать тяговым характеристикам тепловоза F
T
= f(v) любую 
желаемую форму (рис. 13.6) и обеспечить заданную скорость движения. Необходимые 
соотношения параметров регулирования приведены в табл. 13.3. Таким образом, при 
изменении частоты вращения в широком диапазоне необходимо изменять магнитный поток 
машины. В случаях поддержания постоянной мощности асинхронного тягового двигателя 
магнитный поток его должен уменьшаться с увеличением питающего напряжения. На 
тепловозах с передачами переменно-постоянно-переменного тока с целью наиболее полного 
использования установленной мощности электрооборудования принято трехзонное 
управление асинхронными тяговыми двигателями. 
В зоне I (см. рис. 13.6) поддерживается постоянная сила тяги F
T
электродвигателя, 
работающего при максимальном магнитном потоке. Линейное напряжение U
1
и частота f 
тока статора по мере увеличения частоты вращения ротора n
2
возрастают. Зона управления 
заканчивается при достижении ограничения по мощности дизеля. 
В зоне II асинхронный тяговый двигатель работает с постоянной мощностью Р
2
ограниченной мощностью дизель-генератора. В этой зоне ток статора и магнитный поток 
уменьшаются с увеличением скорости движения тепловоза, частота тока ротора f
2
уменьшается только в начале зоны II, а потом остается постоянной. 
В зоне III напряжение U
1
остается постоянным. Для поддержания постоянной мощности 
электродвигателя, работающего в этой зоне с ослабленным магнитным потоком, частота тока 
ротора f
2
увеличивается по мере увеличения f. 

---

168 / 203 
Рис. 13.6. Зависимости напряжения питания (U
1
), мощности (Р
2
), частоты (f), силы тяги (F
T
) 
от частоты вращения ротора (ω
р
) асинхронного тягового двигателя 
В зоне I (см. рис. 13.6) поддерживается постоянная сила тяги F
T
электродвигателя, 
работающего при максимальном магнитном потоке. Линейное напряжение U
1
и частота f 
тока статора по мере увеличения частоты вращения ротора n
2
возрастают. Зона управления 
заканчивается при достижении ограничения по мощности дизеля. 
В зоне II асинхронный тяговый двигатель работает с постоянной мощностью Р
2
ограниченной мощностью дизель-генератора. В этой зоне ток статора и магнитный поток 
уменьшаются с увеличением скорости движения тепловоза, частота тока ротора f
2
уменьшается только в начале зоны II, а потом остается постоянной. 
В зоне III напряжение U
1
остается постоянным. Для поддержания постоянной мощности 
электродвигателя, работающего в этой зоне с ослабленным магнитным потоком, частота тока 
ротора f
2
увеличивается по мере увеличения f. 
Таблица 13.2. Зависимость режимов двигателя от параметров питающей сети. 
Режим 
Параметры 
M
1
/ M
ном
U
1
/ U
ном
P
1
/ P
ном
Ф
1
/ Ф
ном
I
1
/ I
ном
Постоянной мощности 
M
1
= M
ном
(f/f
ном
) 
f
ном
/ f 
√f / f
ном
const 
√f
ном
/ f 
√f
ном
/ f 
Постоянного момента 
M
1
= M
ном
= const 
const 
f / f
ном
f / f
ном
const 
const