Регулировка частоты вращения асинхронного двигателя: Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя
Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей с фазным ротором
1. АВИАЦИОННЫЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Тема 1.3. Трехфазные асинхронные электрические машиныЛекция 13
13.1. Регулирование частоты вращения асинхронных
двигателей с фазным ротором.
13.2. Регулирование частоты вращения трехфазных
асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором
изменением числа полюсов в обмотке статора.
13.3. Регулирование частоты вращения асинхронных
двигателей изменением частоты питающего напряжения.
13.4. Регулирование частоты вращения асинхронных
двигателей изменением подводимого напряжения.
13.1. Регулирование частоты вращения
асинхронных двигателей с фазным ротором.
Вопрос
о
трехфазных
регулировании
асинхронных
частоты
вращения
двигателей
весьма
актуален, так как является одним из основных
признаков, по которым асинхронные двигатели могут
успешно
заменить
двигатели
постоянного
тока,
превосходя их по многим технико-экономическим
показателям.
двигателя
следует, что при постоянном статическом моменте Мс
на валу двигателя частота вращения ротора n2
зависит от частоты переменного тока в питающей
сети f1 , числа пар полюсов в обмотке статора р и
скольжения s.
асинхронных
Регулирование
двигателей
частоты
возможно
любого из перечисленных параметров.
вращения
изменением
Реостатное
регулирование
асинхронных
двигателей с фазным ротором. В асинхронных
двигателях с фазным ротором частоту вращения
регулируют введением в цепь ротора добавочного
резистора
сопротивлением
rдоб
в
виде
регулировочного реостата РР (рис. 4.15, а).
При полностью выведенном РР (rдоб1=0) двигатель
работает в режиме естественной механической
характеристики п=f(M) (рис. 4.15, б, график при
rдоб1=0). При этом частота вращения максимальна и
при номинальной нагрузке Мс=Мном она равна nном1 .
При
увеличении
сопротивления
реостата
возрастает критическое скольжение sкp, при этом
максимальный момент Мmax, а следовательно, и
перегрузочная
способность
двигателя
остаются
неизменными, и двигатель переходит в режим
искусственной
механической
характеристики
(график при rдоб2> 0), а его частота вращения при
заданной нагрузке Мном уменьшается до значения
nном2.
При
дальнейшем
увеличении
сопротивления
регулировочного реостата до значения rдоб3> rдоб2
двигатель переходит в режим другой, более мягкой
искусственной
механической
характеристики,
и
частота вращения ротора уменьшается до значения
nном3 .
Зависимость скольжения [частоты вращения п2 =
п1 (1-s) от активного сопротивления цепи ротора
(r2+rдоб) определяется выражением:
Диапазон регулирования получается широким,
но изменение частоты вращения возможно только в
со снижением частоты вращения меняется жесткость
механических характеристик — они становятся более
мягкими.
Однако следует помнить, что при увеличении
сопротивления регулировочного реостата rдоб растут
потери в цепи ротора, при этом КПД и полезная
мощность двигателя уменьшаются. С увеличением
числа
ступеней
РР
возрастает
плавность
регулирования, но удорожаются коммутирующие
устройства.
13.2. Регулирование частоты вращения
трехфазных асинхронных двигателей с
короткозамкнутым ротором изменением числа
полюсов в обмотке статора
С этой целью изготовляют многоскоростные
асинхронные
двигатели
с
короткозамкнутым
ротором. В пазах сердечника статора такого
двигателя располагают две независимые обмотки с
разным числом полюсов, либо одну полюснопереключаемую обмотку.
Эта обмотка имеет конструкцию, которая
позволяет методом переключения катушечных групп
получать разное число полюсов (число полюсов
короткозамкнутой обмотки ротора всегда равно числу
полюсов статора).
В
трехскоростном
двигателе
на
статоре
размещают одну обмотку с фиксированным числом
полюсов и одну полюсно-переключаемую. Если же
на
статоре
расположить
переключаемые
четырехскоростной
обмотки,
двигатель.
две
полюсно-
то
получим
Рассмотрим
некоторые схемы соединения катушечных групп
обмоток статоров.
Схема «звезда/двойная звезда» (Y/YY) дает
изменение числа пар полюсов в отношении 2:I (рис.
4.16, а). Эта схема обеспечивает асинхронному
двигателю режим постоянного момента, т.е. при
переключении обмотки статора с одной схемы на
другую вращающий момент остается неизменным
(М≈const),
а
мощность
изменяется
обратно
пропорционально изменению частоты вращения, т.е.
Схемы
применять
переключения
в
электроприводе
целесообразно
с
постоянно
действующим моментом нагрузки при любой частоте
вращения.
Механические
характеристики
асинхронного
двигателя для рассмотренного случая представлены
на рис. 4.16, а.
Схема
«звезда/звезда»
(Y/Y)
также
дает
изменение числа пар полюсов в отношении 2:1 (рис.
4.16, б), но она создает в асинхронном двигателе
режим
постоянной
мощности,
т.е.
при
переключении обмотки мощность двигателя остается
практически
неизменной
(Р≈const),
а
момент
изменяется в два раза (MY8/MY4≈2).
Эти схемы переключения следует применять в
электроприводе,
меняется
вращения.
в
обратно
котором
момент
нагрузки
пропорционально
частоте
Механические
характеристики
двигателя
для
рассмотренных схем переключения числа полюсов
представлены на рис. 4.16, б. Все эти характеристики
являются
естественными,
жесткость
рабочего
в
участка
них
и
сохраняется
обеспечивается
двигателю достаточная перегрузочная способность.
Многоскоростные асинхронные двигатели широко
применяют
в
электроприводах,
ступенчатое
регулирование
допускающих
частоты
вращения
(привод лифтов, станков, вентиляторов и т.п.).
Достоинством этого способа регулирования
является
сохранение
высоких
экономических
показателей при переходе с одной частоты вращения
на другую, так как на всех ступенях переключения
обмотки статора КПД и коэффициент мощности cosφ
двигателя остаются почти неизменными. Однако
сложность, повышенные габариты и, следовательно,
высокая стоимость этих двигателей составляют их
недостатки.
Кроме
необходимость
переключения обмоток статора на разное число пар
полюсов требует усложнения коммутирующей
аппаратуры, что также ведет к удорожанию
электропривода.
13.3. Регулирование частоты вращения
асинхронных двигателей изменением частоты
питающего напряжения.
В связи с разработкой и широким применением
преобразователей частоты ПЧ этот способ
регулирования
частоты
вращения
ротора
асинхронных
двигателей
является
наиболее
перспективным.
При изменении частоты тока f в цепи обмотки
статора меняется синхронная частота вращения
поля
,
а следовательно, и частота вращения ротора n2.,
Анализируя выражение максимального момента
асинхронного двигателя и принимая во внимание,
что т1=3, а индуктивное сопротивление короткого
замыкания двигателя
получим
еще
одно
упрощенное
выражение
максимального момента асинхронного двигателя:
где
—
двигателя величина.
постоянная
для
данного
Из этого выражения следует, что с изменением
частоты
питающего
напряжения
f
меняются
максимальный момент двигателя, а следовательно, и
его перегрузочная способность
.
Поэтому
чтобы
сохранить
перегрузочную
способность двигателя на требуемом уровне,
необходимо одновременно с изменением частоты
тока f менять U1 , подводимое к обмотке статора.
Характер одновременного изменения f и U1 зависит
от формы графика изменения статического момента
нагрузки в конкретном электроприводе.
Если статический момент Мс неизменен, и
частота вращения в электроприводе регулируется
при соблюдении условия постоянства момента
то подводимое к двигателю напряжение необходимо
изменять пропорционально изменению частоты:
где Ulном и f1ном — номинальные значения
напряжения и частоты тока, подводимого к обмотке
фактически поданные на обмотку статора значения
напряжения и частоты тока.
Из выражения (4.44) следует, что
.
Форма механических характеристик асинхронного
двигателя для этого случая показана на рис. 4.17, а:
во всем диапазоне нагрузок характеристики остаются
жесткими, а перегрузочная способность сохраняется
неизменной. Исключение составляет регулирование
частоты вращения при увеличении частоты f1 выше
номинальной. Предполагаемое при этом повышение
напряжения
U1
сверх
номинального
значения
недопустимо по условиям эксплуатации двигателей.
В этих условиях возрастание частоты тока не
сопровождается ростом напряжения, так как его
оставляют равным номинальному значению.
При этом частота вращения увеличивается, а
максимальный момент Мmах, а следовательно, и
перегрузочная способность двигателя уменьшаются.
Этому режиму на рис. 4.17, а соответствует
механическая характеристика при частоте тока f13>f1.
Потребляемая двигателем при этом мощность
изменяется пропорционально изменению частоты
вращения двигателя n2.
Если же график статического момента нагрузки Мс
имеет
вид,
регулирование
показанный
частоты
на
рис.
вращения
4.17,
б,
и
двигателя
происходит при условии неизменной мощности, то
соблюдается условие постоянства мощности, т. е.
и подводимое напряжение следует изменять в
соответствии с выражением
т.е.
Механические
характеристики
асинхронного
двигателя для условия постоянства мощности
представлены на рис. 4.17, б. Электромагнитный
момент в этом случае изменяется обратно
пропорционально частоте вращения:
И наконец, случай вентиляторного характера
нагрузки, когда напряжение U1, подводимое к
обмотке
статора,
необходимо
изменять
пропорционально квадрату частоты переменного
Механические характеристики для частотного
регулирования представлены на рис. 4.17, в. В этом
случае момент растет пропорционально квадрату
частоты вращения.
Применяемые в электроприводах с частотным
регулированием преобразователи частоты ПЧ
позволяют регулировать частоту переменного тока
как «вниз», так и «вверх» от номинальной.
Такой преобразователь состоит из управляемого
выпрямителя УВ и автономного инвертора АИ. Оба
блока обычно выполняют на силовых управляемых
диодах — тиристорах, для управления которыми
используется
система
импульсно-фазового
управления СИФУ (рис. 4.18).
Управляющий сигнал Uy поступает на вход
СИФУ из системы автоматического регулирования
(САР). Этот сигнал несет информацию о значениях
напряжения U1 и частоты f1, которые необходимо
подать на обмотку статора, чтобы обеспечить
требуемый режим работы двигателя.
На выходе СИФУ формируются сигналы UU и
Uf. Сигнал UU подается на вход управляемого
выпрямителя УВ и определяет уровень напряжения
постоянного тока Ud, которое подается на вход
автономного инвертора АИ, чтобы на выходе ПЧ
обеспечить требуемое значение напряжение U1.
Сигнал Uf поступает на инвертор АИ и определяет
необходимое значение частоты переменного тока f1
на выходе ПЧ.
Требуемая связь между значениями частоты f1 и
напряжения U1 на выходе ПЧ регулируется его
параметрами
режимов
в
соответствии
регулирования:
с
режима
требованиями
постоянной
мощности, либо режима постоянного момента.
Основной
недостаток
тиристорных
преобразователей частоты — несинусоидальность
выходного напряжения.
В результате помимо основной гармоники с
частотой f1 выходное напряжение ПЧ содержит
высшие
гармоники.
Это
является
причиной
возникновения в двигателе дополнительных потерь,
паразитных
моментов,
противодействующих
вращению двигателя, что в конечном итоге ведет к
ухудшению эксплуатационных свойств двигателя и
вызывает его чрезмерный перегрев. Применение
сглаживающих фильтров на выходе ПЧ дает некото-
рое снижение несинусоидальности напряжения, но
полностью не избавляет от него.
Но несмотря на этот недостаток, применение ПЧ
для
частотного
двигателей
регулирования
является
улучшающей
асинхронных
прогрессивной
технико-экономические
мерой,
свойства
регулируемого электропривода переменного тока.
Тиристорные
преобразователи
частоты
обеспечивают плавное изменение частоты вращения
асинхронных двигателей как в сторону повышения,
так и понижения от номинального значения.
Однако при изменении частоты переменного
тока
в
сторону
увеличения
относительно
номинального значения (50 Гц) напряжение,
подводимое к обмотке статора, не должно
превышать
номинального
значения,
т.е.
регулирование частоты вращения двигателя ведется
только изменением частоты переменного тока.
Работа
асинхронного
двигателя
при
минимальной частоте вращения ограничивается
ухудшением условий охлаждения двигателей с
самовентиляцией, к которым относится большинство
асинхронных двигателей мощностью до 300 кВт.
Более эффективной в этом случае является
независимая вентиляция двигателя.
13.4.
Регулирование
частоты
вращения
асинхронных
двигателей
изменением
подводимого напряжения
При изменении подводимого к обмотке статора
напряжения U1 максимальный момент Мmax меняется
пропорционально квадрату этого напряжения, а
критическое скольжение остается неизменным, так
как его значение не зависит от напряжения U1. В
асинхронных
двигателях
общего
назначения
диапазон такого регулирования получается весьма
узким, так как рабочие участки механических
характеристик этих двигателей жесткие (рис. 4.19, а).
Несколько лучше этот метод реализуется в
асинхронных
двигателях
с
повышенным
скольжением
(повышенным
сопротивлением
короткозамкнутой обмотки ротора), у которых
рабочие участки механических характеристик менее
жесткие (рис. 4.19, б).
Изменять подводимое к двигателю напряжение
можно только «вниз» от номинального, так как
подводить
к
двигателю
напряжение
свыше
номинального недопустимо. Таким образом, при
понижении напряжения U1 частота вращения ротора
при неизменном нагрузочном моменте уменьшается
(скольжение увеличивается).
Но при этом возрастают электрические потери в
обмотке ротора, величина которых пропорциональна
скольжению s:
где Рэм — электромагнитная мощность двигателя.
Это ведет к значительному снижению КПД
двигателя, особенно при низких частотах вращения.
Например, при уменьшении частоты вращения в два
раза(s=0,5) половина электромагнитной мощности
двигателя затрачивается на покрытие электрических
потерь в роторе. Если учесть еще и потери в статоре,
то КПД двигателя уменьшается более чем в два
раза.
Неблагоприятный режим работы асинхронных
двигателей при регулировании частоты вращения
изменением напряжения U1 обусловлен тем, что ток
I1,
потребляемый
пропорционален
двигателем
напряжению
электромагнитный
пропорционален
Поэтому
момент
квадрату
по
мере
этого
снижения
из
U1,
сети,
а
двигателя
напряжения.
напряжения
электромагнитный момент двигателя М убывает
быстрее, чем уменьшается ток I1, потребляемый
двигателем из сети, т. е. отношение этих величин
(I1/M) увеличивается.
В итоге для получения небольшой частоты
вращения требуется значительная величина тока I1.
Следствием
таких
неблагоприятных
соотношений являются значительные потери в
двигателе и его чрезмерный перегрев при
регулировании частоты вращения изменением
подводимого напряжения U1.
Исключение
составляет
электропривод
механизмов с вентиляторной нагрузкой, у которых
статический
момент
нагрузки
Мсв
изменяется
пропорционально квадрату частоты вращения Мсв=n2
(см. рис 4.17, в).
Следовательно, пусковой момент и момент при
небольшой частоте вращения двигателя создается
сравнительно небольшой силой тока.
Изменять
напряжение,
подводимое
к
асинхронному двигателю, можно регулировочным
автотрансформатором
(АТ),
включенным
в
линейные провода между сетью и обмоткой статора
(рис. 4.20, а), или дросселем насыщения ДН (рис.
4.20, б).
Рабочие
обмотки
дросселя
РО
создают
в
линейных проводах питания двигателя индуктивное
сопротивление
XL,
при
этом
напряжение
непосредственно на входе двигателя равно, В,
Обмотка управления ОУ дросселя подключена
к источнику постоянного тока. Величина тока в
обмотке
управления
влияет
сопротивление рабочих обмоток.
на
индуктивное
С увеличением тока управления усиливается
магнитное
насыщение
сопротивление
(напряжение
тока
на
уменьшению
двигателе,
частоты
увеличивают
электропривод,
что
к
снижению
следовательно,
вращения.
габариты
является
ограничивающей его применение.
понижается
сопротивление
ведет
а
и
и наоборот, с
управления
что
дросселя
обмоток
U1′ увеличивается),
возрастает,
напряжения
дроссели
рабочих
XL
уменьшением
дросселей
сердечников
к
Громоздкие
и
удорожают
причиной,
Более рациональным является использование
тиристорных
регуляторов
напряжения
(ТРН).
Силовая часть такого регулятора состоит из
шести
тиристоров
(по
два
в
каждой
фазе),
включенных по встречно-параллельной схеме (рис.
4.21, а), которая обеспечивает прохождение тока в
течение
обоих
полупериод
тока
полупериодов
через
один
отрицательный — через другой).
(положительный
тиристор,
а
Управление
тиристорами
осуществляется
системой импульсно-фазового управления (СИФУ)
посредством импульсов управления Uи у с требуемым
углом управления α в функции сигнала управления
Uy, поступающего из системы автоматического
регулирования.
Если угол управления α=0°, то напряжение на
выходе ТРН равно напряжению на входе (падение
напряжения на тиристорах практически равно нулю).
При
α>0°
напряжение
U2
на
выходе
ТРН
уменьшается.
Схема ТРН намного упрощается, если вместо
тиристоров применить симисторы, обеспечивающие
прохождение тока в обоих направлениях. При этом
также упрощается схема СИФУ.
По сравнению с управляемыми тиристорными
выпрямителями
тиристорные
регуляторы
напряжения переменного тока намного проще, так
как
в
цепях
переменного
тока
не
требуется
применения элементов для запирания тиристоров в
конце каждого полупериода, так как тиристор при
прохождении напряжения через нулевые значения
запирается естественным путем.
Для
создания
осуществляющего
реверсивного
реверсирование
ТРН,
трехфазного
двигателя, необходимо пять пар тиристоров (рис.
4.21, б) или пять симисторов.
Управление
таким
ТРН
осуществляется
импульсами СИФУ, схема которого усложняется
возросшим количеством каналов управления. Для
вращения двигателя в одну сторону управляющие
импульсы подаются на открывание первой, третьей и
пятой пар тиристоров. При этом к обмотке статора
двигателя будет приложено напряжение U2 в
последовательности а, b и с (см. рис. 4.21, б).
Для реверсирования двигателя нужно подать
импульсы на вторую, четвертую и пятую пары
тиристоров. При этом напряжение на выходе ТРН (на
входе двигателя) будет иметь последовательность b,
a и с.
Основной недостаток ТРН — несинусоидальность
напряжения U2 выходе, которое кроме основной
синусоидальной составляющей содержит высшие
гармоники.
Тиристорный регулятор напряжения используют
также
при
обеспечивая
пуске
асинхронного
«мягкий»
пуск,
значительные броски пускового тока.
двигателя,
исключающий
Определение асинхронного двигателя. Регулирование скорости асинхронного двигателя
Наиболее распространены следующие способы регулирования скорости асинхронного двигателя
: изменение дополнительного сопротивления цепи ротора, изменение напряжения, подводимого к обмотке статора, двигателя изменение частоты питающего напряжения, а также переключение числа пар полюсов.
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя путем введения резисторов в цепь ротора
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя переключение числа пар полюсов
Ступенчатое регулирование скорости можно осуществить, используя специальные .
Из выражения n о = 60f /р следует, что при изменении числа пар полюсов р получаются механические характеристики с разной частотой вращения n о магнитного поля статора. Так как значение р определяется целыми числами, то переход от одной характеристики к другой в процессе регулирования носит ступенчатый характер.
Существует два способа изменения числа пар полюсов. В первом случае в пазы статора укладывают две обмотки с разным числом полюсов. При изменении скорости к сети подключается одна из обмоток. Во втором случае обмотку каждой фазы составляют из двух частей, которые соединяют параллельно или последовательно. При этом число пар полюсов изменяется в два раза.
Рис. 7. Схемы переключения обмоток асинхронного двигателя: а — с одинарной звезды на двойную; б — с треугольника на двойную звезду
Регулирование скорости путем изменения числа пар полюсов экономично, а механические характеристики сохраняют жесткость. Недостатком этого способа является ступенчатый характер изменения частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Выпускаются двухскоростные двигатели с числом полюсов 4/2, 8/4, 12/6. Четырехскоростной электродвигатель с полюсами 12/8/6/4 имеет две переключаемые обмотки.
Использованы материалы книги Дайнеко В.А., Ковалинский А.И. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий.
Асинхронные двигатели переменного тока являются самыми применяемыми электродвигателями абсолютно во всех хозяйственных сферах. В их преимуществах отмечается конструктивная простота и небольшая цена. При этом немаловажное значение имеет регулирование скорости асинхронного двигателя. Существующие способы показаны ниже.
Согласно структурной схеме скоростью электродвигателя можно управлять в двух направлениях, то есть изменением величин:
- скорость электромагнитного поля статора;
- скольжение двигателя.
Первый вариант коррекции, используемый для моделей с короткозамкнутым ротором, осуществляется за счет изменения:
- частоты,
- количества полюсных пар,
- напряжения.
В основе второго варианта, применяемого для модификации с фазным ротором, лежат:
- изменение напряжения питания;
- присоединение элемента сопротивления в цепь ротора;
- использование вентильного каскада;
- применение двойного питания.
Вследствие развития силовой преобразовательной техники на текущий момент в широком масштабе изготовляются всевозможные виды частотников, что определило активное применение частотно-регулируемого привода. Рассмотрим наиболее распространённые методы.
Всего десять лет назад в торговой сети регуляторов частоты вращения скорости ЭД было небольшое количество. Причиной тому служило то, что тогда ещё не производились дешёвые силовые высоковольтные транзисторы и модули.
На сегодня частотное преобразование – самый распространённый способ регулирования скорости двигателей. Трёхфазные преобразователи частоты создаются для управления 3-фазными электродвигателями.
Однофазные же двигатели управляются:
- специальными однофазными преобразователями частоты;
- 3-фазными преобразователями частоты с устранением конденсатора.
Схемы регуляторов оборотов асинхронного двигателя
Для двигателей повседневного предназначения легко можно выполнить необходимые расчеты, и своими руками произвести сборку устройства на полупроводниковой микросхеме. Пример схемы регулятора электродвигателя приведён ниже. Такая схема позволяет добиться контроля параметров приводной системы, затрат на техническое обслуживание, снижения потребления электричества наполовину.
Принципиальная схема регулятора оборотов вращения ЭД для повседневных нужд значительно упрощается, если применить так называемый симистор.
Обороты вращения ЭД регулируются с помощью потенциометра, определяющего фазу входного импульсного сигнала, открывающего симистор. На изображении видно, что в качестве ключей применяются два тиристора, подключённых встречно-параллельно. Тиристорный регулятор оборотов ЭД 220 В достаточно часто применяется для регулирования такой нагрузки, как диммеры, вентиляторы и нагревательная техника. От оборотов вращения асинхронного ЭД зависят технические показатели и эффективность работы двигательного оборудования.
Долгое время в промышленности использовались нерегулируемые электроприводы на базе АД, но, в последнее время возникла надобность в регулировании скорости асинхронных двигателей .
Частота вращения ротора равна
При этом, синхронная частота вращения зависит от частоты напряжения и числа пар полюсов
Исходя из этого, можно сделать вывод, что регулировать скорость АД можно с помощью изменения скольжения, частоты и числа пар полюсов.
Рассмотрим основные способы регулировки.
Регулирование скорости с помощью изменения активного сопротивления в цепи ротораЭтот способ регулирования скорости применим в двигателях с фазным ротором . При этом в цепь обмотки ротора включается реостат, которым можно плавно увеличивать сопротивление. С увеличением сопротивления, скольжение двигателя растёт, а скорость падает. Таким образом, обеспечивается регулировка скорости вниз от естественной характеристики.
Недостатком данного способа является его неэкономичность, так как при увеличении скольжения, потери в цепи ротора растут, следовательно, КПД двигателя падает. Плюс к этому, механическая характеристика двигателя становится более пологой и мягкой, из-за чего небольшое изменение момента нагрузки на валу, вызывает большое изменение частоты вращения.
Регулирование скорости данным способом не эффективно, но, несмотря на это применяется в двигателях с фазным ротором.
Регулирование скорости двигателя с помощью изменения напряжения питанияДанный способ регулирования можно осуществить, если включить в цепь автотрансформатор, перед статором, после питающих проводов. При этом, если снижать напряжение на выходе автотрансформатора, то двигатель будет работать на пониженном напряжении. Это приведёт к снижению частоты вращения двигателя, при постоянном моменте нагрузки, а также к снижению перегрузочной способности двигателя. Это связано с тем, что при уменьшении напряжения питания, максимальный момент двигателя уменьшается в квадрат раз. Кроме того, этот момент уменьшается быстрее, чем ток в цепи ротора, а значит, растут и потери, с последующим нагревом двигателя.
Способ регулирования изменением напряжения, возможен только вниз от естественной характеристики, так как увеличивать напряжение выше номинального нельзя, потому что это может привести к большим потерям в двигателе, перегреву и выходу его из строя.
Кроме автотрансформатора, можно использовать тиристорный регулятор напряжения.
Регулирование скорости с помощью изменения частоты питанияПри данном способе регулирования, к двигателю подключается преобразователь частоты (ПЧ). Чаще всего это тиристорный преобразователь частоты. Регулирование скорости осуществляется изменением частоты напряжения f, так как она в данном случае влияет на синхронную скорость вращения двигателя.
При снижении частоты напряжения, перегрузочная способность двигателя будет падать, чтобы этого не допустить, требуется повысить величину напряжения U 1 . Значение на которое нужно повысить, зависит от того какой привод. Если регулирование производится с постоянным моментом нагрузки на валу, то напряжение нужно изменять пропорционально изменению частоты (при снижении скорости). При увеличении скорости этого делать не следует, напряжение должно оставаться на номинальном значении, иначе это может причинить вред двигателю.
Если регулирование скорости производится с постоянной мощностью двигателя (например, в металлорежущих станках), то изменение напряжения U 1 необходимо производить пропорционально квадратному корню изменения частоты f 1 .
При регулировании установок с вентиляторной характеристикой , необходимо изменять подводимое напряжение U 1 пропорционально квадрату изменения частоты f 1 .
Регулирование с помощью изменения частоты, является наиболее приемлемым вариантом для асинхронных двигателей, так как при нем обеспечивается регулирование скорости в широком диапазоне, без значительных потерь и снижения перегрузочных способностей двигателя.
Регулирование скорости АД изменением числа пар полюсовТакой способ регулирования возможен только в многоскоростных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, так как число полюсов этого ротора, всегда равно количеству полюсов статора.
В соответствии с формулой, которая рассматривалась выше, скорость двигателя можно регулировать изменением числа пар полюсов. Причём, изменение скорости происходит ступенчато, так как количество полюсов принимают только определённые значения – 1,2,3,4,5.
Изменение количества полюсов достигается переключением катушечных групп статорной обмотки. При этом катушки соединяются различными схемами соединения, например “звезда — звезда” или “звезда – двойная звезда”. Первая схема соединения даёт изменение количества полюсов в соотношении 2:1. При этом обеспечивается постоянная мощность двигателя при переключении. Вторая схема изменяет количество полюсов в таком же соотношении, но при этом обеспечивает постоянный момент двигателя.
Применение данного способа регулирования оправдано сохранением КПД и коэффициента мощности при переключении. Минусом же является более сложная и увеличенная конструкция двигателя, а также увеличение его стоимости.
Под скоростью вращения асинхронного электродвигателя обычно понимают угловую частоту вращения его ротора, которая приведена на шильдике (на паспортной табличке двигателя) в виде количества оборотов в минуту. Трехфазный двигатель можно питать и от однофазной сети, для этого достаточно добавить конденсатор параллельно одной или двум его обмоткам, в зависимости от напряжения сети, но конструкция двигателя от этого не изменится.
Так, если ротор под нагрузкой совершает 2760 оборотов в минуту, то будет равна 2760*2пи/60 радиан в секунду, то есть 289 рад/с, что не удобно для восприятия, поэтому на табличке пишут просто «2760 об/мин». Применительно к асинхронному электродвигателю, это обороты с учетом скольжения s.
Синхронная же скорость данного двигателя (без учета скольжения) будет равна 3000 оборотов в минуту, поскольку при питании обмоток статора сетевым током с частотой 50 Гц, каждую секунду магнитный поток будет совершать по 50 полных циклических изменений, а 50*60 = 3000, вот и получается 3000 оборотов в минуту — синхронная скорость асинхронного электродвигателя.
В рамках данной статьи мы поговорим о том, как определить синхронную скорость вращения неизвестного асинхронного трехфазного двигателя, просто взглянув на его статор. По внешнему виду статора, по расположению обмоток, по количеству пазов, — можно легко определить синхронные обороты электродвигателя если у вас нет под рукой тахометра. Итак, начнем по порядку и разберем данный вопрос с примерами.
3000 оборотов в минуту
Про асинхронные электродвигатели принято говорить, что тот или иной двигатель имеет одну, две, три или четыре пары полюсов. Минимум — одна пара полюсов, то есть минимум — два полюса. Взгляните на рисунок. Здесь вы видите, что в статор уложено по две последовательно соединенные катушки на каждую фазу — в каждой паре катушек одна расположена напротив другой. Эти катушки и образуют по паре полюсов на статоре.
Одна из фаз показана для ясности красным цветом, вторая — зеленым, третья — черным. Обмотки всех трех фаз устроены одинаково. Поскольку три эти обмотки питаются по очереди (ток трехфазный), то за 1 колебание из 50 в каждой из фаз — магнитный поток статора один раз обернется на полные 360 градусов, то есть совершит один оборот за 1/50 секунды, значит 50 оборотов получится за секунду. Так и выходит 3000 оборотов в минуту.
Таким образом становится ясно, что для определения синхронных оборотов асинхронного электродвигателя достаточно определить количество пар его полюсов, что легко сделать, сняв крышку и взглянув на статор.
Общее число пазов статора разделите на число пазов, приходящихся на одну секцию обмотки одной из фаз. Если получится 2, то перед вами двигатель с двумя полюсами — с одной парой полюсов. Следовательно синхронная частота составляет 3000 оборотов в минуту или примерно 2910 с учетом скольжения. В простейшем случае 12 пазов, по 6 пазов на катушку, и таких катушек 6 — по две на каждую из трех фаз.
Обратите внимание, количество катушек в одной группе для одной пары полюсов может быть не обязательно 1, но и 2 и 3, однако для примера мы рассмотрели вариант с одиночными группами на пару катушек (не будем в рамках данной статьи заострять внимание на способах намотки).
1500 оборотов в минуту
Для получения синхронной скорости в 1500 оборотов в минуту, количество полюсов статора увеличивают вдвое, чтобы за 1 колебание из 50 магнитный поток совершил бы только пол оборота — 180 градусов.
Для этого на каждую фазу делают по 4 секции обмотки. Таким образом, если одна катушка занимает четверть всех пазов, то перед вами двигатель с двумя парами полюсов, образованными четырьмя катушками на фазу.
Например, 6 пазов из 24 занимает одна катушка или 12 из 48, значит перед вами двигатель с синхронной частотой 1500 оборотов в минуту, или с учетом скольжения примерно 1350 оборотов в минуту. На приведенном фото каждая секция обмотки выполнена в виде двойной катушечной группы.
1000 оборотов в минуту
Как вы уже поняли, для получения синхронной частоты в 1000 оборотов в минуту, каждая фаза образует уже три пары полюсов, чтобы за одно колебание из 50 (герц) магнитный поток обернулся бы всего на 120 градусов, и соответствующим образом повернул бы за собой ротор.
Таким образом, минимум 18 катушек установлены на статор, причем каждая катушка занимает шестую часть всех пазов (по шесть катушек на фазу — по три пары). Например, если пазов 24, то одна катушка займет 4 из них. Получится частота с учетом скольжения около 935 оборотов в минуту.
750 оборотов в минуту
Для получения синхронной скорости в 750 оборотов в минуту, необходимо, чтобы три фазы формировали на статоре четыре пары движущихся полюсов, это по 8 катушек на фазу — одна напротив другой — 8 полюсов. Если например на 48 пазов приходится по катушке на каждые 6 пазов — перед вами асинхронный двигатель с синхронными оборотами 750 (или около 730 с учетом скольжения).
500 оборотов в минуту
Наконец, для получения асинхронного двигателя с синхронной скоростью в 500 оборотов в минуту необходимо 6 пар полюсов — по 12 катушек (полюсов) на фазу, чтобы на каждое колебание сети магнитный поток поворачивался бы на 60 градусов. То есть, если например статор имеет 36 пазов, при этом на катушку приходится по 4 паза — перед вами трехфазный двигатель на 500 оборотов в минуту (480 с учетом скольжения).
Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей
Изменение частоты вращения вала компрессора — универсальный способ изменения характеристики компрессора при условии, что двигатель допускает экономичное изменение частоты вращения. Способ применяется для компрессоров, имеющих привод от газовой или паровой турбины или от двигателя внутреннего сгорания, преимущественно от дизеля, допускающего большое изменение скорости вращения—около 50%. Частота вращения вала газомоторных компрессоров в небольших пределах регулируется автоматическим приспособлением. В случае привода от трехфазного электродвигателя возможно ступенчатое регулирование, если двигатель имеет переменное число полюсов. Однако этот двигатель имеет крупные габариты и высокую стоимость. Существует метод плавного регулирования асинхронных электродвигателей с фазовым ротором при помощи так называемого вентильного каскада. Эта схема нашла некоторое применение на компрессорных станциях магистральных газопроводов. [c.273]В исключительных случаях, если необходимо регулирование скорости вращения, можно применять также двигатели постоянного тока или специальные асинхронные двигатели с фазовым ротором. [c.165]
Регулирование воздуходувок с приводом от электродвигателя намного сложнее. Жесткая механическая характеристика синхронных и короткозамкнутых асинхронных двигателей позволяет изменять скорость вращения ротора воздуходувки лишь с помощью гидравлических или электромагнитных муфт. Однако первые сложны в изготовлении и эксплуатации и потому не находят практического применения, вторые экономически целесообразны лишь для мощностей до [c.149]
При переработке порошкообразных композиций бункер оснащается устройствами принудительной подачи материала в экструдер. Электромеханический привод загрузочного шнека в данном случае должен быть выполнен на основе асинхронного двигателя в сочетании с вариатором для бесступенчатого регулирования скорости вращения шнека. [c.245]
Существует несколько разновидностей асинхронных муфт, позволяющих осуществлять гибкую связь между приводным двигателем и валом машины или аппарата, с регулированием скорости вращения ведомого вала [120]. [c.25]
В стайках токарной группы характерной особенностью является осуществление главного движения за счет вращения обрабатываемого изделия, поступательное перемещение суппортов обеспечивает подачу резцов. В главных приводах токарных станков малых и средних размеров основным типом привода является привод от асинхронного короткозамкнутого двигателя в сочетании с коробкой скоростей. Регулирование скорости вращения шпинделя осуществляется переключением шестерен коробки скоростей. Диапазон регулирования скорости привода может быть увеличен при применении двух- и трехскоростных двигателей. [c.13]
Электропривод аппарата АНП-5,5М состоит из асинхронных короткозамкнутых электродвигателей и вариаторов с дистанционным регулированием скорости вращения механизмов с помощью исполнительных двигателей. [c.95]
Применяют также способ уменьшения числа оборотов путем введения регулируемого сопротивления в фазовую обмотку ротора асинхронных двигателей. Этот способ энергетически невыгоден регулирование скорости вращения производится в сравнительно узких пределах. [c.523]
Однако приводом большинства компрессоров, используемых на нефтехимических предприятиях, служат асинхронные двигатели с нерегулируемой частотой вращения вала. В этом случае внедрение регулирования частоты вращения вала потребовало бы сооружения мощных редукторов и вариаторов скоростей, что не всегда способствовало бы повышению экономичности установки по сравнению с более простыми, но менее экономичными способами регулирования. В связи с этим рассмотрим наиболее распространенные способы регулирования поршневых компрессоров. [c.238]
Универсальные расточные станки служат для обработки деталей, имеющих отверстия, связанные с точными расстояниями на них выполняют сверление, растачивание, фрезерование торцевыми фрезами, обтачивание и нарезку резьбы. Главным движением на этих станках является вращение шпинделя или планшайбы, Движение подачи сообщается либо инструменту, либо изделию, установленному на столе. Средние и крупные универсальные горизонтально-расточные станки имеют главный привод от асинхронных односкоростных и многоскоростных короткозамкнутых двигателей, с электромеханическим регулированием скорости. Система управления обеспечивает реверсирование шпинделя, рабочий и наладочный режим. Для быстрой остановки шпинделя предусматривается принудительное электрическое торможение двигателя противовключением. На некоторых станках предусматривается дистанционное переключение шестерен коробки скоростей. Схема управления главным приводом расточного станка от двухскоростного двигателя с короткозамкнутым ротором приведена на рис. 1.5. [c.14]
Основным показателем глубины регулирования является диапазон регулирования, представляющий собой отношение максимальной скорости вращения к минимальной. Обычно этот показатель невелик (не превышает 3 у асинхронных двигателей и 4 у двигателей постоянного тока). В то же время в системе Г—Д диапазон регулирования достигает 20—30, а при использовании вместо возбудителя специальных электромашинных усилителей (см. стр, 75) диапазон регулирования возрастает до 100 и выше. [c.52]
Регулирование угловой скорости (частоты вращения) асинхронных электродвигателей осуществляют введением сопротивлений в цепь ротора двигателей с фазным ротором. Этим способом можно изменять угловую скорость двигателя только в сторону уменьщения номинальной угловой скорости за счет увеличения скольжения. [c.36]
Регулирование воздуходувок с приводом от электродвигателя намного сложнее. Жесткая механическая характеристика синхронных и короткозамкнутых асинхронных двигателей позволяет изменять скорость вращения ротора лишь с помощью гидравлических или электромагнитных муфт. Однако первые сложны в изготовлении и эксплуатации и потому не находят практического применения, вторые экономически целесообразны лишь для мощностей 200—250 кВт. Асинхронный двигатель с фазным ротором, регулируемый по схеме вентильного и машинно-вентильного каскадов, имеет более высокий к. п. д. Однако, применение его для серийных воздуходувок, работающих на станциях аэрации, ограничено снижением напора воздуходувки из-за неизбежного уменьшения номинальной скорости ротора на 5%. [c.172]
Изменение скорости вращения возможно, если приводом служат паровые или газовые турбины, регулируемые электродвигатели и т. п. Если необходимо ступенчатое регулирование, то приводом служат трехфазные асинхронные электродвигатели, в которых изменяется число пар включенных полюсов кроме того применяют также коробки передач или гидромуфты (например, для нагнетателей авиационных и судовых двигателей). [c.251]
Регулирование скорости изменением скольжения осуществляется введением сопротивления в роторную цепь двигателя с контактными кольцами. При этом увеличиваются критическое скольжение и наклон механической характеристики. Следовательно, при том же моменте нагрузки возрастает скольжение и уменьшается скорость вращения. Этот способ регулирования скорости двигателя неэкономичен из-за больших потерь в добавочных сопротивлениях, а также резкого изменения скорости при колебаниях нагрузки. Вследствие этого асинхронный двигатель можно пускать без применения ограничивающих пусковой ток сопротивлений лишь в том случае, когда его мощность не превышает 25% мощности трансформаторов, питающих сеть цеха. [c.15]
Автоматическое управление в функции скорости применяется в машинах для контроля за процессом торможения противовключением асинхронных двигателей, для дистанционного управления скоростью отдельных валов, а также в замкнутых системах автоматического регулирования электроприводов. Часто в схемах управления торможением электродвигателей используется реле контроля скорости типа РКС, которое соединяется с валом двигателя посредством поводка с эластичной шайбой. Реле рассчитано для работы при скоростях врашения от 200 до 3000 об/мин и допускает до 30 срабатываний в 1 мин. Оно действует при вращении в любую сторону. [c.23]
Частотное регулирование установочной скорости вращения напорных насосов в диапазоне 2 1 производится вариатором Вар, связывающим синхронный генератор ЗСГ с приводным асинхронным двигателем 10Д. К стабильности частоты напряжения генера- [c.109]
Исполнительный двигатель ДР (двухпозиционное регулирование) состоит из однофазного асинхронного электродвигателя 1 и редуктора 5 в общем литом кожухе (рис. 8,а). Синхронная скорость вращения двигателя 1500 об/мин. Редуктор, состоящий из шести пар шестерен, можно настроить на 10 значений скорости выходного вала, близких к указанным [c.284]
Для асинхронных короткозамкнутых двигателей возможно также регулирование частоты вращения уменьшением питающего напряжения или периодическим включением двигателя в сеть и отключением его от сети (импульсное регулирование скорости). Однако в связи с пониженными энергетическими показателями эти способы регулирования применяются только для двигателей очень малой мощности. [c.162]
В состав установки входит манипулятор с вращающимся столом 2, сварочная головка 3 и аппаратура управления 4. Стол может наклоняться под углом до 90° и вращаться. Вращение стола осуществляется трехфазным асинхронным двигателем через редуктор и коробку скоростей с несколькими ступенями регулирования. Установка АДК-500-3 укомплектована сменными головками для сварки под флюсом и в защитных газах. Сменная головка имеет водяное охлаждение. [c.191]
Изменение частоты тока требует дополнительного преобразователя, поэтому первым методом как неэкономичным пользуются редко. Чаще всего применяется второй метод. Изготавливаются асинхронные двигатели с переключаемым числом полюсов в статоре, что позволяет получить несколько скоростей вращения двигателя, меняющихся, однако, скачкообразно. Плавное регулирование числа оборотов может быть достигнуто изменением сопротивления в цепи ротора. Поскольку крутящий момент асинхронного двигателя зависит от величины напряжения в квадрате, а момент сопротивления мешалки пропорционален квадрату числа ее оборотов, существует прямая завнснмость между числом оборотов мешалки и сопротивлением в цепи ротора. Этот способ, однако, неэкономичен, так как он ведет к резкому снижению к. н. д. двигателя. Кроме того, такой метод регулирования не может применяться при небольших нагрузках, так как в асинхронных двигателях трудно в этом случае добиться значительного снижения числа оборотов. [c.87]
Для возможности регулирования числа оборотов асинхронных двигателей посредством переключения обмоток на различное число пар полюсов электродвигатели должны иметь специально выполненную обмотку на статоре, переключаемую во время работы двигателя а различные схемы. Благодаря этому скорость вращения изменяется ступенями соответственно числу пар полюсов. Двигатели этого типа строятся двух-, трех- и четырехскоростными. [c.114]
Для получения требуемой плавности регулирования и необходимого диапазона регулирования скорости вращения существуют системы электромеханического и бесступенчатого регулирования. Электромеханическое ступенчатое регулирование скорости главных приводов с асинхронными короткозамкнутыми двигателями осуществляется путем переключения шестерен коробки передач и применением многоскоростпых асинхронных двигателей. [c.7]
Производство синтетического капронового волокна включает следующие основные процессы приготовление расплава капролактама, получение полимера— поликапроамида, формование, вытягивание, кручение и отделка волокна. Основным технологическим оборудованием являются аппараты непрерывной полимеризации и плавильно-прядильные агрегаты. Электрооборудование этих аппаратов и агрегатов включает электронагреватели с контрольной, регистрирующей и пускорегулирующей аппаратурой, предназначенные для электрообогрева труб непрерывной полимеризации и электроприводов мешалок, насосов, тянущих вальцов резальных машин. Эти электроприводы осуществляются от асинхронных короткозамкнутых двигателей и вариаторов с дистанционным регулированием скорости вращения механизмов с помощью серводвигателей. Электронагревание прядильных головок осуществляется трубчатыми электронагревательными элементами ТЭНами. Для электронагрева применяют систему автоматического двухпозиционного регулирования температуры с датчиками температуры, расположенными в головке, дросселями насыщения и электронными потенциометрами. [c.224]
Из приведенной схемы видно, что электропривод дозирующих насосов целлофановой машины выполнен на переменном токе с использованием частотного регулирования скорости вращения синхронно-реактивных двигателей. Электропривод намоточной части машины выполнен на постоянном токе по схеме Г—Д с приводом генератора от асинхронного трехфазного двигателя с контактными кольцами АД, который является также гонным двигателем для генератора 1ГПТ преобразователя частоты (ПЧ). [c.84]
Плавильно-формовочное устройство оснащено плоской алюминиевой решеткой с электрическим обогревом посредством электро-лагревательных трубок. Машина имеет 18 плавильно-формовочных мест. Наличие системы электрического обогрева плавильно-формовочных устройств позволяет осуществлять автоматическое регулирование температуры плавильного и формовочного блоков на каждом рабочем месте. Все основные элементы машины, определяющие толщину волокна, — дозирующие насосы, прядильные диски, фрикционные цилиндры и нитераскладчики — имеют индивидуальные электроприводы от асинхронных короткозамкнутых двигателей с частотным регулированием скорости вращения при помощи поставляемых вместе с машиной преобразовательных агрегатов АГ-31 и АГ-12. В преобразовательном агрегате АГ-31 все три синхронных генератора (для питания электродвигателей привода дозирующих [c.124]
В этих условиях обслулдиапазона регулирования работы вентиляторной установки одним асинхронным двигателем (как это проектировалось) нецелесообразно, так как его os ф значительно падает. Возникает необходимость в замене электродвигателя большей мощности, при этом рационально изменить и скорость вращения вентилятора, что дает возможность повысить к. п. д. вентиляторной установки. [c.309]
Регулируемые двигатели могут быть постоянного тока (ш5 НТ0-вые) или асинхронные многоскоростные. Первые обеспечивают плавное регулирование чисел оборотов в диапазоне до 100—200 и больше (системы Леонарда с электромашипными усилителями), вторые обеспечивают лишь две, три или четыре различные скорости вращения. [c.297]
Для регулирования частоты вращения двигателей может быть предложено несколько решений использование асинхронных каскадов, двигателей постоянного тока, питаемых от регулируемых выпрямителей, мггогоскоростных асинхронных или синхронных двигателей с коробками передач и др. Возможно применение синхронных двигателей с плавным регулированием их скорости за счет изменения частоты, достигаемого применением полупроводникового преобразователя частоты. [c.305]
Если кинематическая цепь привода состоит из нескольких редукторов, то обычно их соединяют один с другим и с валом машины зубчатыми муфтами прн песбходнмостн передачи движения от редуктора к валу, ось которого меняет свое положение при работе машины, используют шарнирные муфты (наиример, в приводах смесителей). В машинах, где одновременно приводится во вращение ряд рабочих органов (многовальные машины), предпочтительно использование блок-редукторов или индивидуальных электродвигателей. Двигатели постоянного тока, асинхронные с фазным ротором или тиристорным преобразователем, рационально использовать во всех случаях, когда необходимо регулирование рабочих скоростей машины в широком диапазоне. [c.138]
Частотный регулятор для регулировки скорости вращения асинхронного двигателя
Качественный обмен воздуха в помещении в значительной мере влияет на комфорт жизни в квартире. Чистый воздух, сухие стены, мягкий микроклимат в доме напрямую зависит от наличия системы вентиляции. При этом к самой популярной на сегодняшний день системе обмена воздушных потоков в помещении относится принудительная вентиляция, работающая по приточно-вытяжному принципу.
Большинство современных вентиляторов для вытяжных систем снабжаются электродвигателем с регулируемой скоростью вращения. При этом для изменения оборотов вентилятора используют специальные регуляторы, в том числе и частотные системы изменения скорости вращения асинхронного двигателя, который используется как в вытяжных устройствах, так и в различных бытовых приборах в квартире.
Предназначение и функции регуляторов
Ещё не так давно устройства регулировки скорости вращения асинхронного электродвигателя состояли из простейших ручных выключателей и магнитного реле, благодаря которым можно было только запустить мотор на максимальных оборотах или выполнить полное его отключение.
Любой регулятор оборотов двигателя, в том числе и частотный, предназначен для изменения скорости вращения мотора. При этом основной функцией регулятора скорости является изменение производительности вытяжной системы или другого оборудования. Но помимо этого такие приборы обладают и дополнительными возможностями, о которых не стоит забывать:
- уменьшение износа оборудования в процессе эксплуатации;
- экономия потребляемой электрической энергии;
- снижение шумов на максимальных оборотах.
Большинство приборов, регулирующих скорость вращения электродвигателя, могут быть использованы как отдельный элемент системы, так и являться дополнением электронного блока управления, бытовым прибором, приводящимся в действие мотором.
Варианты регулировки скорости электродвигателя
Для изменения скорости вращения как асинхронного, так и любого другого двигателя, используется несколько вариантов регулировки оборотов:
- регулировка подачи напряжения;
- переключение обмоток асинхронных многоскоростных двигателей;
- частотная регулировка показателей тока;
- использование электронного коммутатора.
Изменение напряжения даёт возможность использовать достаточно дешёвые устройства для плавной или многоступенчатой регулировки скорости. Если говорить об асинхронных моторах, которые имеют внешний ротор, то для них лучше использовать регулятор сопротивления якоря для изменения оборотов. При этом частотная регулировка позволяет изменять скоростные показатели в достаточно широком диапазоне.
Разновидности моделей, регуляторов оборотов
Устройства регулировки скорости для однофазных, трёхфазных и асинхронных двигателей различаются по принципиальному изменению оборотов вращения:
- регуляторы, собранные на тиристорах;
- симисторные стемы изменения скорости;
- частотные регуляторы;
- регуляторы на основе трансформаторов.
Тиристорные регуляторы скорости используются для однофазных двигателей и позволяют помимо изменения оборотов вращения защищать оборудование от перегрева и перепадов напряжения.
Симисторные устройства могут управлять сразу несколькими электромоторами, работающими как на постоянном, так и переменном токе, но при условии, что параметры мощности не будут превышать предельных значений. Такой способ изменения оборотов один из самых популярных, если необходимо регулировать скорость благодаря изменению показателей напряжения от минимального до номинального значения.
Трёхфазный регулятор, более точный, и снабжается предохранителем, контролирующим, уровень тока. А чтобы снизить шумовые эффекты на низких оборотах устанавливается сглаживающий фильтр, состоящий из конденсатора.
Частотный регулятор скорости для асинхронного двигателя используется при преобразовании входного напряжения в диапазоне от 0 до 480 вольт, а непосредственный контроль оборотов осуществляется благодаря изменению подаваемой электрической энергии. Чаще всего такие регуляторы используются в трёхфазных двигателях, систем кондиционирования и вентиляции достаточно большой мощности.
Также для мощных электромоторов используют регулятор на основе однофазного или трёхфазного трансформатора. Благодаря такому устройству появляется возможность ступенчатой регулировки скорости двигателей. При этом одним трансформатором можно управлять сразу несколькими устройствами в автоматическом режиме.
Частотные регуляторы асинхронных моторов
Ещё нет так давно встретить частотный регулятор скорости для асинхронного двигателя было практически невозможно, а стоимость таких устройств была неоправданно высокой. При этом основной причиной дороговизны таких устройств было отсутствие качественных транзисторов и модулей высокого напряжения. Но благодаря разработкам в сфере твердотельных электронных устройств этот вопрос был решён. Вследствие этого рынок электроники заполонили сварочные инверторы, инверторные кондиционеры и частотные преобразователи.
На сегодняшний день, частотные регуляторы – самый распространённый метод регулировки, мощностных характеристик оборотов и уровня производительности большинства механизмов, которые приводятся в действие асинхронным трёхфазным электродвигателем.
При таком методе изменения скоростных показателей в электродвигателе, к нему подключается специальный частотный регулятор. В большинстве случаев это тиристорные преобразователи частоты. При этом сама регулировка оборотов осуществляется посредством изменения частотных показателей напряжения, которые непосредственно влияют на скорость вращения асинхронного электромотора.
Хочется отметить, что во время снижения частотных показателей падает, и перегрузочная способность электродвигателя и поэтому для компенсации мощностных потерь нужно увеличивать напряжение. При этом величина напряжения зависит от конструктивных особенностей привода. Если регулировка выполняется на моторе, работающем с постоянным уровнем нагрузки на валу, то величина напряжения увеличивается пропорционально падению частоты. Но при увеличении оборотов это недопустимо и может привести к выходу из строя двигателя.
В случае, когда частотная регулировка выполняется на электродвигателе постоянной мощности, то увеличение напряжения производится пропорционально корню квадратному падения частоты. При изменении оборотов в вентиляционных установках подаваемое напряжение изменяется пропорционально квадрату снижения частоты.
Частотные регуляторы скорости для асинхронных электродвигателей – единственно правильный способ изменения оборотов мотора. В первую очередь это обусловлено возможностью изменения скорости в максимально широком диапазоне практически без потери мощности и уменьшения перегрузочных характеристик мотора.
Особенности использования регуляторов скорости
В качестве элемента системы, автоматического изменения скорости вращения, вентиляционных устройств частотный регулятор обеспечивает контроль функционирования всего вытяжного механизма. При этом в процессе использования устройства для регулировки оборотов любых, в том числе и асинхронных двигателей, появляются дополнительные шумы, которые можно устранить, только используя трансформаторный регулятор.
Также кроме шума во время работы электродвигателя на разных скоростях могут появиться электромагнитные помехи, устранить которые можно за счёт экранированного кабеля. При использовании трёхфазного регулятора с шумом проблем не возникает, но обязательна дополнительная установка сглаживающих фильтров. Но вне зависимости от модели используемого регулятора существуют рекомендации по их эксплуатации.
- Прежде чем включать устройство в сеть переменного тока важно проверить все соединительные элементы и провода на качество заземления.
- Чтобы устранить различные помехи в сети важно устанавливать специальный фильтр.
- Для недопущения перегрева регулятора оборотов мотора, его размещают в месте, куда не попадает солнце. В противном случае из-за повышения температуры устройство будет работать на предельной нагрузке и может перестать реагировать на показатели датчиков.
- Любой регулятор, в том числе и частотный для асинхронного двигателя должен размещаться вертикально, что позволит качественно рассеивать тепло, выделяемое, в процессе работы прибора.
- Не рекомендовано очень часто производить включение или выключение регуляторов, так как в процессе непрерывной работы они функционируют в оптимальных условиях и поэтому реже выходят из строя.
В настоящее время всё чаще используют частотные регуляторы, так как они имеют компактные размеры и невысокую стоимость по сравнению с трансформаторными аналогами. При этом во время работы такие устройства подают номинальное напряжение на электромотор.
Регулирование частоты вращения роторов трехфазных асинхронных тяговых двигателей
§ 90. Регулирование частоты вращения роторов трехфазных асинхронных тяговых двигателей
Как известно, частота вращения п\ магнитного поля статорной обмотки и частота вращения ротора пг асинхронного трехфазного двигателя определяются соответственно как
п\ = 60/і/рь
П2 — Л1(1—5) = 60/і(1—5)/р1,
где }\ — частота напряжения, подведенного к обмотке статора; р\ — число пар полюсов; э = (пі — пг) /п\— скольжение.
Используя тиристорные преобразователи, частоту вращения роторов трехфазных тяговых двигателей регулируют плавным изменением частоты напряжения, подводимого к обмотке статора.
В зависимости от вида тяговой характеристики электровоза и требуемого закона регулирования частоты вращения, т. е. М = const или Р = const, определяют необходимый закон изменения напряжения на зажимах тяговых двигателей. Для обеспечения высокой перегрузочной способности, к.п.д. и коэффициента мощности, а также для получения неизменного абсолютного скольжения тяговых асинхронных двигателей при широком и плавном регулировании скорости движения в рабочем диапазоне напряжение преобразователя должно изменяться по закону Ul/U2= VM,/M2(fi/f2).
Регулирование скорости движения изменением частоты при постоянном вращающем моменте М обусловливает работу двигателя с постоянным магнитным потоком. Если же скорость движения регулируют при постоянном значении мощности, магнитный поток в двигателе изменяется обратно пропорционально изменению напряжения, а вращающий момент — обратно пропорционально частоте и квадрату напряжения. При использовании на электровозах статических преобразователей частоты практически может быть обеспечен любой режим регулирования работы тяговых двигателей.
Регулирование частоты вращения роторов трехфазных асинхронных двигателей рассмотрим на примере опытного отечественного электровоза ВЛ86*. Для преобразования однофазного, напряжения в трехфазное, регулируемое по величине и частоте, используют преобразователи UZ1—UZ3 (рис. 245, а). Каждый преобразователь состоит из четырехквад-рантного выпрямителя (рис. 245, б) и автономного инвертора напряжения UZB с широтно-импульсной модуляцией. Частота вращения тяговых двигателей в диапазоне частот 0—45 Гц при разгоне и торможении до заданной скорости движения и поддержании этой скорости регулируется автоматической системой управления изменением питающего напряжения и его частоты питающего напряжения, в диапазоне 45—105 Гц —
Рис. 245. Упрощенные схемы силовой цепи опытного электровоза ВЛ86* с асинхронными трехфазными тяговыми двигателями (о) и четырехквадратиого выпрямителя с инвертором (б): Т — тяговый трансформатор, LH, LI 2, L1S н LI6 — сглаживающие реакторы: MI, М2 — М5 и Мб — асинхронные трехфазные тяговые двигатели; QFS — главный выключатель; KAI, КА2, КА5 н КА6 —
катушки реле защиты
ослаблением возбуждения двигателя при постоянном напряжении. Каждый выпрямитель И1Ъ состоит из двух групп ти-ристорно-диодных мостов с принудительной коммутацией. В преобразователе применены тиристоры ТБ-253-800 и диоды Д4-143-800 14-го класса. Емкость конденсаторной батареи С звена постоянного тока 23,4 мФ. Электровоз ВЛ86* состоит из двух однотипных шестиосных секций. На каждой секции установлено три преобразователя.
⇐Предыдущая Оглавление Следующая⇒
Методы регулирования частоты вращения двигателей
Частота вращения асинхронного двигателя определяется скоростью вращения магнитного поля и числом полюсов. Существуют два основных способа регулировать частоту вращения асинхронного двигателя: включение резисторов в цепь фазного ротора, изменение количества полюсов, образующих вращающееся магнитного поля.
Для осуществления первого способа применяются двигатели с фазными роторами. При этом в цепь двигателя вводят трехфазный реостат, который должен быть рассчитанным на длительную нагрузку током ротора. При увеличении активного сопротивления цепи изменяется характеристика М = F (s) — она становится более пологой.
Если, не изменяя момента на валу двигателя, увеличить сопротивление цепи ротора постепенным увеличением сопротивления реостата, рабочая точка сместится с одной кривой M = F (s) на другую, которая соответствует увеличенному сопротивлению цепи ротора, т. е. будет расти скольжение, и поэтому снизится частота вращения двигателя. Таким способом изменяется частота вращения ротора от номинального скольжения до абсолютной остановки. Недостатком способа являются слишком большие потери энергии.
Зная отношение величин можно сделать вывод, что доля механической мощности уменьшается с уменьшением частоты ротора, при этом возрастает величина потерь в сопротивлениях цепи ротора. Мощность, которую забирает двигатель из сети, не изменяется, т. е. для уменьшения скорости вращения двигателя необходимо включить в цепь ротора сопротивление, которое вынуждает превращаться в тепло большую часть энергии. Среди недостатков данного способа является то, что включение сопротивления уменьшает устойчивость работы двигателя, поскольку небольшое изменение нагрузки приводит к значительным изменениям частоты вращения двигателя.
Для плавного регулирования частоты вращения двигателя в цепи изменяют напряжение на зажимах статора. Такой вид регулирования применим к двигателям с короткозамкнутым ротором. Если учесть, что вращающий момент двигателей прямо пропорционален квадрату напряжения, координата механической характеристики уменьшается в отношении.
Скачкообразное изменение скоростей вращения двигателя возможно осуществить усложнением конструкций асинхронных двигателей. Оно связано с переключением числа полюсов двигателей. Подобным образом будут отличаться и частоты вращения ротора двигателя. Обмотку ротора двигателя в этом случае нужно выполнить в форме беличьего колеса, для которого количество фаз изменяется с изменением числа полюсов поля.
При этих условиях количество полюсов обмоток статора ничем не связано и выбирается любым в зависимости от условий работы двигателя. Регулирование при этом осуществляется скачкообразным изменением частоты вращения поля двигателя. Однако частоту вращения ротора нельзя изменить скачкообразно вследствие наличия инерции всей системы электропривода. Только после переключения наступает изменение частоты вращения ротора. Еще одним методом управления частотой вращения асинхронного двигателя является изменение частоты переменного тока, который питает двигатель.
U1 ? 4,44f?1kоб1Фв.
При этом условии активные материалы двигателя полностью используются. Значит, изменение частоты должно сопровождаться поддержанием вращающего момента постоянным, что осуществляется изменением напряжение на зажимах статора.
Как определяется синхронная скорость асинхронного двигателя. Способы регулирования скорости асинхронного двигателя
Долгое время в промышленности использовались нерегулируемые электроприводы на базе АД, но, в последнее время возникла надобность в регулировании скорости асинхронных двигателей .
Частота вращения ротора равна
При этом, синхронная частота вращения зависит от частоты напряжения и числа пар полюсов
Исходя из этого, можно сделать вывод, что регулировать скорость АД можно с помощью изменения скольжения, частоты и числа пар полюсов.
Рассмотрим основные способы регулировки.
Регулирование скорости с помощью изменения активного сопротивления в цепи ротораЭтот способ регулирования скорости применим в двигателях с фазным ротором . При этом в цепь обмотки ротора включается реостат, которым можно плавно увеличивать сопротивление. С увеличением сопротивления, скольжение двигателя растёт, а скорость падает. Таким образом, обеспечивается регулировка скорости вниз от естественной характеристики.
Недостатком данного способа является его неэкономичность, так как при увеличении скольжения, потери в цепи ротора растут, следовательно, КПД двигателя падает. Плюс к этому, механическая характеристика двигателя становится более пологой и мягкой, из-за чего небольшое изменение момента нагрузки на валу, вызывает большое изменение частоты вращения.
Регулирование скорости данным способом не эффективно, но, несмотря на это применяется в двигателях с фазным ротором.
Регулирование скорости двигателя с помощью изменения напряжения питанияДанный способ регулирования можно осуществить, если включить в цепь автотрансформатор, перед статором, после питающих проводов. При этом, если снижать напряжение на выходе автотрансформатора, то двигатель будет работать на пониженном напряжении. Это приведёт к снижению частоты вращения двигателя, при постоянном моменте нагрузки, а также к снижению перегрузочной способности двигателя. Это связано с тем, что при уменьшении напряжения питания, максимальный момент двигателя уменьшается в квадрат раз. Кроме того, этот момент уменьшается быстрее, чем ток в цепи ротора, а значит, растут и потери, с последующим нагревом двигателя.
Способ регулирования изменением напряжения, возможен только вниз от естественной характеристики, так как увеличивать напряжение выше номинального нельзя, потому что это может привести к большим потерям в двигателе, перегреву и выходу его из строя.
Кроме автотрансформатора, можно использовать тиристорный регулятор напряжения.
Регулирование скорости с помощью изменения частоты питанияПри данном способе регулирования, к двигателю подключается преобразователь частоты (ПЧ). Чаще всего это тиристорный преобразователь частоты. Регулирование скорости осуществляется изменением частоты напряжения f, так как она в данном случае влияет на синхронную скорость вращения двигателя.
При снижении частоты напряжения, перегрузочная способность двигателя будет падать, чтобы этого не допустить, требуется повысить величину напряжения U 1 . Значение на которое нужно повысить, зависит от того какой привод. Если регулирование производится с постоянным моментом нагрузки на валу, то напряжение нужно изменять пропорционально изменению частоты (при снижении скорости). При увеличении скорости этого делать не следует, напряжение должно оставаться на номинальном значении, иначе это может причинить вред двигателю.
Если регулирование скорости производится с постоянной мощностью двигателя (например, в металлорежущих станках), то изменение напряжения U 1 необходимо производить пропорционально квадратному корню изменения частоты f 1 .
При регулировании установок с вентиляторной характеристикой , необходимо изменять подводимое напряжение U 1 пропорционально квадрату изменения частоты f 1 .
Регулирование с помощью изменения частоты, является наиболее приемлемым вариантом для асинхронных двигателей, так как при нем обеспечивается регулирование скорости в широком диапазоне, без значительных потерь и снижения перегрузочных способностей двигателя.
Регулирование скорости АД изменением числа пар полюсовТакой способ регулирования возможен только в многоскоростных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, так как число полюсов этого ротора, всегда равно количеству полюсов статора.
В соответствии с формулой, которая рассматривалась выше, скорость двигателя можно регулировать изменением числа пар полюсов. Причём, изменение скорости происходит ступенчато, так как количество полюсов принимают только определённые значения – 1,2,3,4,5.
Изменение количества полюсов достигается переключением катушечных групп статорной обмотки. При этом катушки соединяются различными схемами соединения, например “звезда — звезда” или “звезда – двойная звезда”. Первая схема соединения даёт изменение количества полюсов в соотношении 2:1. При этом обеспечивается постоянная мощность двигателя при переключении. Вторая схема изменяет количество полюсов в таком же соотношении, но при этом обеспечивает постоянный момент двигателя.
Применение данного способа регулирования оправдано сохранением КПД и коэффициента мощности при переключении. Минусом же является более сложная и увеличенная конструкция двигателя, а также увеличение его стоимости.
Почти все станки в качестве электропривода оснащаются асинхронными двигателями. У них простая конструкция и не высокая стоимость. В связи с этим важным оказывается регулирование скорости асинхронного двигателя. Однако в стандартной схеме включения управлять его оборотами можно только с помощью механических передаточных систем (редукторы, шкивы), что не всегда удобно. Электрическое управление оборотами ротора имеет больше преимуществ, хотя оно и усложняет схему подключения асинхронного двигателя.
Для некоторых узлов автоматического оборудования подходит именно электрическое регулирование скорости вращения вала асинхронного электродвигателя. Только так можно добиться плавной и точной настройки рабочих режимов. Существует несколько способов управления частотой вращения путём манипуляций с частотой, напряжением и формой тока. Все они показаны на схеме.
Из представленных на рисунке способов, самыми распространёнными для регулирования скорости вращения ротора являются изменение следующих параметров:
· напряжения подаваемого на статор,
· вспомогательного сопротивления цепи ротора,
· числа пар полюсов,
· частоты рабочего тока.
Последние два способа позволяют изменять скорость вращения без значительного снижения КПД и потери мощности, остальные способы регулировки способствуют снижению КПД пропорционально величине скольжения. Но и у тех и других есть свои преимущества и недостатки. Поскольку чаще всего на производстве применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, то все дальнейшие обсуждения будут касаться именно этого типа электродвигателей.
Для частотного регулирования применяют в основном полупроводниковые преобразователи. Их принцип действия основан на особенности работы асинхронного двигателя, где частота вращения магнитного поля статора зависит от частоты напряжения питающей сети. Скорость вращения поля статора определяется по следующей формуле:
n1 = 60f/p, где n1 — частота вращения поля (об/мин), f-частота питающей сети (Гц), p-число пар полюсов статора, 60 — коэффициент пересчета мерности.
Для эффективной работы асинхронного электродвигателя без потерь нужно вместе с частотой изменять и подаваемое напряжение. Напряжение должно меняться в зависимости от момента нагрузки. Если нагрузка постоянная, то напряжение изменяется пропорционально частоте.
Современные частотные регуляторы позволяют уменьшать и увеличивать обороты в широком диапазоне. Это обеспечило их широкое применение в оборудовании с управляемой протяжкой, например, в многоконтактных станках сварной сетки. В них скорость вращения асинхронного двигателя, приводящего в движение намоточный вал, регулируется полупроводниковым преобразователем. Такая регулировка позволяет оператору, следящему за правильностью выполнения технологических операций, ступенчато ускоряться или замедляться по мере настройки станка.
Остановимся на принципе работы преобразователя частоты более подробно. В его основе лежит принцип двойного преобразования. Состоит регулятор из выпрямителя, импульсного инвертора и системы управления. В выпрямителе синусоидальное напряжение преобразуется в постоянное и подаётся на инвертор. В составе силового трёхфазного импульсного инвертора есть шесть транзисторных переключателей. Через эти автоматические ключи постоянное напряжение подаётся на обмотки статора так, что в нужный момент на соответствующие обмотки поступает то прямой, то обратный ток со сдвигом фаз 120°. Таким образом, постоянное напряжение трансформируется в переменное трёхфазное напряжение нужной амплитуды и частоты.
Необходимые параметры задаются через модуль управления. Автоматическая регулировка работы ключей осуществляется по принципу широтно-импульсной модуляции. В качестве силовых переключателей используются мощные IGBT-транзисторы. Они, по сравнению с тиристорами, имеют высокую частоту переключения и выдают почти синусоидальный ток с минимальными искажениями. Не смотря на практичность таких устройств, их стоимость для двигателей средней и высокой мощности остаётся очень высокой.
Регулировка скорости вращения асинхронного двигателя методом изменения числа пар полюсов также относится к наиболее распространённым методам управления электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Такие моторы называются многоскоростными. Есть два способа осуществления этого метода:
· укладывание сразу нескольких обмоток с разными числами пар полюсов в общие пазы статора,
· применение специальной намотки с возможностью переключения существующих обмоток под нужное число пар полюсов.
В первом случае чтобы уложить в пазы дополнительные обмотки нужно уменьшить сечение провода, а это приводит к уменьшению номинальной мощности электродвигателя. Во втором случае имеет место усложнение коммутационной аппаратуры, особенно для трёх и более скоростей, а также ухудшаются энергетические характеристики. Более подробно этот и другие способы регулирования скорости асинхронного двигателя описаны в архивном файле, который можно скачать внизу страницы.
Обычно многоскоростные двигатели выпускаются на 2, 3 или 4 скорости вращения, причем 2-х скоростные двигатели выпускаются с одной обмоткой на статоре и с переключением числа пар полюсов в отношении 2: 1 = р2: pt , 3-х скоростные двигатели — с двумя обмотками на статоре, из которых одна выполняется с переключением 2: 1 = Рг: Pi , 4-х скоростные двигатели — с двумя обмотками на статоре, каждая из которых выполняется с переключением числа пар полюсов в отношении 2:1. Многоскоростными электродвигателями оснащаются различные станки, грузовые и пассажирских лифты, они используются для приводов вентиляторов, насосов и т.д.
3.Схема нереверсивного управления пуском трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.
http://www.ngpedia.ru/pngs/016/0166rYE3L7C0J713C9B4.png\
3) три реле времени /РВ, 2PS и ЗРВ маятникового типа, механически сочлененные соответственно с контакторами К, /У и 2У;
4) кнопки «стоп» и «пуск».
В исходном положении, когда двигатель отключен, все контакторы выключены и в цепь каждой фазы ротора включено суммарное сопротивление гр\ + rp2 + грз всех трех ступеней пускового реостата. При нажатии кнопки «пуск» замыкается цепь катушки контактора К, контактор срабатывает и начинается первый этап пуска двигателя при полном сопротивлении в цепи ротора. Контактор К, срабатывая, приводит в действие механически сочлененное с ним реле времени IP В. Спустя /) секунд это реле замкнет свой контакт в цепи включающей катушки контактора /У.
Контактор 1У срабатывает, и в цепи ротора двигателя останутся включенными сопротивления гр2 + г„3 двух ступеней реостата. Этим начинается второй этап пуска двигателя. Контактор /У приведет в действие сочлененное с ним реле 2РВ, которое через 12 секунд замкнет свой контакт в цепи катушки контактора 2У. Контактор 2У сработает и выключит вторую ступень реостата. В цепи ротора останется включенным только сопротивление грз- Контактор 2У приведет в действие реле ЗРВ и спустя ta секунд замкнется цепь катушки контактора ЗУ. Последний сработает и замкнет обмотки ротора двигателя накоротко, чем и будет завершен процесс пуска двигателя.
При отключении двигателя надо нажать кнопку «стоп». При этом потеряют питание катушки контакторов К, /У, 2У и ЗУ. Контакторы отключатся и вся схема возвратится в исходное положение.
Выше были рассмотрены относительно простые схемы управления асинхронными двигателями. На практике применяются также более сложные схемы, позволяющие управлять процессом пуска, торможения, регулирования и стабилизации скорости электроприводов с двигателями постоянного и переменного тока.
Рис. 18 8. Схема управления пуском нереверсивного асинхронного двигателя с фазным ротором
4. Внутренние РУ
Распределительное устройство (РУ) — электроустановка, служащая для приёма и распределения электрической энергии одного класса напряжения.
Распределительное устройство содержит набор коммутационных аппаратов, вспомогательные устройства РЗиА и средства учёта и измерения
Наиболее распространены следующие способы регулирования скорости асинхронного двигателя
: изменение дополнительного сопротивления цепи ротора, изменение напряжения, подводимого к обмотке статора, двигателя изменение частоты питающего напряжения, а также переключение числа пар полюсов.
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя путем введения резисторов в цепь ротора
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя переключение числа пар полюсов
Ступенчатое регулирование скорости можно осуществить, используя специальные .
Из выражения n о = 60f /р следует, что при изменении числа пар полюсов р получаются механические характеристики с разной частотой вращения n о магнитного поля статора. Так как значение р определяется целыми числами, то переход от одной характеристики к другой в процессе регулирования носит ступенчатый характер.
Существует два способа изменения числа пар полюсов. В первом случае в пазы статора укладывают две обмотки с разным числом полюсов. При изменении скорости к сети подключается одна из обмоток. Во втором случае обмотку каждой фазы составляют из двух частей, которые соединяют параллельно или последовательно. При этом число пар полюсов изменяется в два раза.
Рис. 7. Схемы переключения обмоток асинхронного двигателя: а — с одинарной звезды на двойную; б — с треугольника на двойную звезду
Регулирование скорости путем изменения числа пар полюсов экономично, а механические характеристики сохраняют жесткость. Недостатком этого способа является ступенчатый характер изменения частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Выпускаются двухскоростные двигатели с числом полюсов 4/2, 8/4, 12/6. Четырехскоростной электродвигатель с полюсами 12/8/6/4 имеет две переключаемые обмотки.
Использованы материалы книги Дайнеко В.А., Ковалинский А.И. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий.
Под скоростью вращения асинхронного электродвигателя обычно понимают угловую частоту вращения его ротора, которая приведена на шильдике (на паспортной табличке двигателя) в виде количества оборотов в минуту. Трехфазный двигатель можно питать и от однофазной сети, для этого достаточно добавить конденсатор параллельно одной или двум его обмоткам, в зависимости от напряжения сети, но конструкция двигателя от этого не изменится.
Так, если ротор под нагрузкой совершает 2760 оборотов в минуту, то будет равна 2760*2пи/60 радиан в секунду, то есть 289 рад/с, что не удобно для восприятия, поэтому на табличке пишут просто «2760 об/мин». Применительно к асинхронному электродвигателю, это обороты с учетом скольжения s.
Синхронная же скорость данного двигателя (без учета скольжения) будет равна 3000 оборотов в минуту, поскольку при питании обмоток статора сетевым током с частотой 50 Гц, каждую секунду магнитный поток будет совершать по 50 полных циклических изменений, а 50*60 = 3000, вот и получается 3000 оборотов в минуту — синхронная скорость асинхронного электродвигателя.
В рамках данной статьи мы поговорим о том, как определить синхронную скорость вращения неизвестного асинхронного трехфазного двигателя, просто взглянув на его статор. По внешнему виду статора, по расположению обмоток, по количеству пазов, — можно легко определить синхронные обороты электродвигателя если у вас нет под рукой тахометра. Итак, начнем по порядку и разберем данный вопрос с примерами.
3000 оборотов в минуту
Про асинхронные электродвигатели принято говорить, что тот или иной двигатель имеет одну, две, три или четыре пары полюсов. Минимум — одна пара полюсов, то есть минимум — два полюса. Взгляните на рисунок. Здесь вы видите, что в статор уложено по две последовательно соединенные катушки на каждую фазу — в каждой паре катушек одна расположена напротив другой. Эти катушки и образуют по паре полюсов на статоре.
Одна из фаз показана для ясности красным цветом, вторая — зеленым, третья — черным. Обмотки всех трех фаз устроены одинаково. Поскольку три эти обмотки питаются по очереди (ток трехфазный), то за 1 колебание из 50 в каждой из фаз — магнитный поток статора один раз обернется на полные 360 градусов, то есть совершит один оборот за 1/50 секунды, значит 50 оборотов получится за секунду. Так и выходит 3000 оборотов в минуту.
Таким образом становится ясно, что для определения синхронных оборотов асинхронного электродвигателя достаточно определить количество пар его полюсов, что легко сделать, сняв крышку и взглянув на статор.
Общее число пазов статора разделите на число пазов, приходящихся на одну секцию обмотки одной из фаз. Если получится 2, то перед вами двигатель с двумя полюсами — с одной парой полюсов. Следовательно синхронная частота составляет 3000 оборотов в минуту или примерно 2910 с учетом скольжения. В простейшем случае 12 пазов, по 6 пазов на катушку, и таких катушек 6 — по две на каждую из трех фаз.
Обратите внимание, количество катушек в одной группе для одной пары полюсов может быть не обязательно 1, но и 2 и 3, однако для примера мы рассмотрели вариант с одиночными группами на пару катушек (не будем в рамках данной статьи заострять внимание на способах намотки).
1500 оборотов в минуту
Для получения синхронной скорости в 1500 оборотов в минуту, количество полюсов статора увеличивают вдвое, чтобы за 1 колебание из 50 магнитный поток совершил бы только пол оборота — 180 градусов.
Для этого на каждую фазу делают по 4 секции обмотки. Таким образом, если одна катушка занимает четверть всех пазов, то перед вами двигатель с двумя парами полюсов, образованными четырьмя катушками на фазу.
Например, 6 пазов из 24 занимает одна катушка или 12 из 48, значит перед вами двигатель с синхронной частотой 1500 оборотов в минуту, или с учетом скольжения примерно 1350 оборотов в минуту. На приведенном фото каждая секция обмотки выполнена в виде двойной катушечной группы.
1000 оборотов в минуту
Как вы уже поняли, для получения синхронной частоты в 1000 оборотов в минуту, каждая фаза образует уже три пары полюсов, чтобы за одно колебание из 50 (герц) магнитный поток обернулся бы всего на 120 градусов, и соответствующим образом повернул бы за собой ротор.
Таким образом, минимум 18 катушек установлены на статор, причем каждая катушка занимает шестую часть всех пазов (по шесть катушек на фазу — по три пары). Например, если пазов 24, то одна катушка займет 4 из них. Получится частота с учетом скольжения около 935 оборотов в минуту.
750 оборотов в минуту
Для получения синхронной скорости в 750 оборотов в минуту, необходимо, чтобы три фазы формировали на статоре четыре пары движущихся полюсов, это по 8 катушек на фазу — одна напротив другой — 8 полюсов. Если например на 48 пазов приходится по катушке на каждые 6 пазов — перед вами асинхронный двигатель с синхронными оборотами 750 (или около 730 с учетом скольжения).
500 оборотов в минуту
Наконец, для получения асинхронного двигателя с синхронной скоростью в 500 оборотов в минуту необходимо 6 пар полюсов — по 12 катушек (полюсов) на фазу, чтобы на каждое колебание сети магнитный поток поворачивался бы на 60 градусов. То есть, если например статор имеет 36 пазов, при этом на катушку приходится по 4 паза — перед вами трехфазный двигатель на 500 оборотов в минуту (480 с учетом скольжения).
Асинхронные двигатели переменного тока являются самыми применяемыми электродвигателями абсолютно во всех хозяйственных сферах. В их преимуществах отмечается конструктивная простота и небольшая цена. При этом немаловажное значение имеет регулирование скорости асинхронного двигателя. Существующие способы показаны ниже.
Согласно структурной схеме скоростью электродвигателя можно управлять в двух направлениях, то есть изменением величин:
- скорость электромагнитного поля статора;
- скольжение двигателя.
Первый вариант коррекции, используемый для моделей с короткозамкнутым ротором, осуществляется за счет изменения:
- частоты,
- количества полюсных пар,
- напряжения.
В основе второго варианта, применяемого для модификации с фазным ротором, лежат:
- изменение напряжения питания;
- присоединение элемента сопротивления в цепь ротора;
- использование вентильного каскада;
- применение двойного питания.
Вследствие развития силовой преобразовательной техники на текущий момент в широком масштабе изготовляются всевозможные виды частотников, что определило активное применение частотно-регулируемого привода. Рассмотрим наиболее распространённые методы.
Всего десять лет назад в торговой сети регуляторов частоты вращения скорости ЭД было небольшое количество. Причиной тому служило то, что тогда ещё не производились дешёвые силовые высоковольтные транзисторы и модули.
На сегодня частотное преобразование – самый распространённый способ регулирования скорости двигателей. Трёхфазные преобразователи частоты создаются для управления 3-фазными электродвигателями.
Однофазные же двигатели управляются:
- специальными однофазными преобразователями частоты;
- 3-фазными преобразователями частоты с устранением конденсатора.
Схемы регуляторов оборотов асинхронного двигателя
Для двигателей повседневного предназначения легко можно выполнить необходимые расчеты, и своими руками произвести сборку устройства на полупроводниковой микросхеме. Пример схемы регулятора электродвигателя приведён ниже. Такая схема позволяет добиться контроля параметров приводной системы, затрат на техническое обслуживание, снижения потребления электричества наполовину.
Принципиальная схема регулятора оборотов вращения ЭД для повседневных нужд значительно упрощается, если применить так называемый симистор.
Обороты вращения ЭД регулируются с помощью потенциометра, определяющего фазу входного импульсного сигнала, открывающего симистор. На изображении видно, что в качестве ключей применяются два тиристора, подключённых встречно-параллельно. Тиристорный регулятор оборотов ЭД 220 В достаточно часто применяется для регулирования такой нагрузки, как диммеры, вентиляторы и нагревательная техника. От оборотов вращения асинхронного ЭД зависят технические показатели и эффективность работы двигательного оборудования.
VFD или симистор для асинхронных двигателей переменного тока?
Когда на асинхронный двигатель переменного тока подается напряжение, он работает с определенной скоростью. Требования к переменной скорости для асинхронных двигателей переменного тока обычно выполняются трехфазным двигателем и инвертором или частотно-регулируемым приводом. В этом сообщении в блоге также представлен еще один вариант.
Во-первых, давайте поговорим о наиболее распространенном методе регулирования скорости для асинхронных двигателей переменного тока, которым является инвертор или частотно-регулируемый привод (VFD). Я больше всего знаком с серией FRENIC Mini C2 от Fuji Electric.
ЧРП Fuji Electric FRENIC Mini C2 серии
Как это устройство контролирует скорость двигателя переменного тока? Давайте сначала поймем, почему двигатель работает с определенной скоростью. С математической точки зрения синхронная скорость двигателя рассчитывается по формуле:
Большинство промышленных асинхронных двигателей переменного тока являются 4-полюсными, поэтому скорость двигателя синхронизируется с частотой входного источника питания (Гц). При 60 Гц двигатель будет работать со скоростью 1800 об / мин.
Частотно-регулируемый привод управляет скоростью двигателя с помощью ШИМ (широтно-импульсной модуляции) для изменения частоты источника питания, подаваемого на двигатель.Как правило, от двигателя нет обратной связи; хотя некоторые диски используют обратную ЭДС в качестве обратной связи.
Вот блок-схема логики управления частотно-регулируемым приводом FRENIC Mini C2 (из руководства). Обратите внимание на его сложность из-за огромного количества компонентов. Такие функции, как динамическое усиление крутящего момента или управление компенсацией скольжения, обычно предлагаются для повышения производительности.
Одним из недостатков использования частотно-регулируемых приводов является то, что они могут быть дорогими и сложными в размере. Также требуется трехфазный асинхронный двигатель переменного тока с номинальной мощностью инвертора или, по крайней мере, с номинальной продолжительностью.Если двигатель оснащен тормозным механизмом, он обычно сокращает рабочий цикл. Я видел частотно-регулируемые приводы для однофазных двигателей на рынке в прошлом, но их трудно найти, и мы никогда не тестировали их с нашими двигателями.
Другой способ управления скоростью однофазных асинхронных двигателей переменного тока?
Теперь давайте посмотрим на другой метод управления скоростью. Взгляните на кривую крутящего момента однофазного асинхронного двигателя переменного тока, которая описывает, что двигатель будет делать после включения. Двигатель запускается со скоростью 0 об / мин, затем разгоняется до номинальной скорости.Обратите внимание, как входное напряжение влияет на форму кривой скорость-крутящий момент. Если момент нагрузки остается прежним, а входное напряжение снижается со 100 В до 90 В, то скорость двигателя снижается. Да, вы можете использовать напряжение для управления скоростью двигателя переменного тока .
ПРИМЕЧАНИЕ: максимальная скорость составляет ~ 1500 об / мин, поскольку входная мощность составляет 50 Гц. Для двигателей 60 Гц частота вращения 1500 об / мин будет равна 1800 об / мин.
Однако вы можете видеть, что скорость не сильно падает при падении напряжения на 10 В.Если напряжение снижается слишком сильно, двигатель может быть вынужден работать в нестабильной области (менее ~ 1000 об / мин) и, возможно, заглохнет. В идеале вы действительно хотите, чтобы двигатель работал с оптимальной номинальной скоростью для наилучшей и наиболее эффективной работы. Этот метод управления скоростью очень похож на метод управления скоростью щеточных двигателей постоянного тока. Однако диапазон оборотов управления скоростью намного шире у щеточных двигателей постоянного тока.
Чтобы этот метод управления был успешным, необходимо устройство обратной связи, чтобы замкнуть контур между двигателем и регулятором скорости.Эта обратная связь необходима для предотвращения слишком сильных колебаний скорости двигателя (и входного напряжения).
Oriental Motor использует тахогенераторы для замыкания контура между нашими двигателями с регулируемой скоростью переменного тока и контроллерами скорости, такими как серии DSC или US2. Тахогенератор, он же тахометр, вырабатывает напряжение, пропорциональное скорости. Он используется в непрерывном контуре обратной связи для поддержания точности скорости на уровне ± 1% или меньше.
Это упрощенная схема цепи управления для серии DSC.
Для всех, кому интересно, это схема цепи управления с более подробной информацией. Вы можете видеть, что мы используем TRIAC для управления напряжением. Также мы используем однополупериодный выпрямитель.
Показывает, как тахогенератор используется во время работы двигателя.
Поскольку схема управления намного менее сложна, чем у частотно-регулируемого привода, двигатели с регулируемой скоростью переменного тока являются более экономичным вариантом по сравнению с двигателями переменного тока с приводом от частотно-регулируемого привода. Метод управления фазой также демонстрирует меньший электрический шум по сравнению с двигателями с приводом от частотно-регулируемого привода, где частотно-регулируемые приводы переключаются с гораздо большей скоростью.
Еще одно преимущество, представленное в серии DSC, — это вертикальная работа. В прошлом двигатели тахогенераторов были проблемой при вертикальном перемещении. Причина в гравитации.
В этом примере двигатель перемещает груз вниз по ленточному конвейеру. Когда груз опускается, сила тяжести будет тянуть груз вниз и увеличивать его скорость. С увеличением скорости увеличивается напряжение тахогенератора. Это заставляет контроллер скорости думать, что двигатель движется слишком быстро, что снижает его напряжение, чтобы попытаться снизить скорость.Однако при понижении напряжения двигатель теряет крутящий момент. Этот процесс повторяется до тех пор, пока крутящий момент двигателя не истощится и нагрузка не упадет. В серии DSC функция останова при замедлении позволяет осуществлять контролируемое замедление с автоматическим электромагнитным торможением. |
Недостатком двигателей переменного тока с регулировкой скорости с обратной связью от тахогенератора является то, что на низких скоростях двигатель имеет определенные ограничения по крутящему моменту. Кривая крутящего момента скорости двигателя помечена, чтобы показать это. Убедитесь, что вы работаете ниже «линии безопасной эксплуатации». Для комбинированных типов (мотор-редукторы), пожалуйста, обратитесь к пунктирной линии, обозначенной «Допустимый крутящий момент для комбинированного типа».
Другими словами, чтобы избежать этой проблемы, используйте мотор-редуктор.
Чтобы узнать больше о серии DSC или ее методе управления скоростью, прочтите официальный документ.
Подпишитесь, пожалуйста, в правом верхнем углу страницы!
Есть ли другая альтернатива? | ||||||
Если требуется работа при более низких температурах, идеальным вариантом является более высокая энергоэффективность, лучшее регулирование скорости, постоянный выходной крутящий момент или более широкий диапазон скоростей. Для таких применений, как двойные ленточные конвейеры, машины для полировки / удаления заусенцев или перемешивающие машины, слишком сильные колебания скорости из-за нагрузки могут повлиять на конечный продукт. Если постоянный крутящий момент и регулирование скорости имеют решающее значение, а системы серводвигателей выходят за рамки бюджета, стоит подумать о бесщеточных двигателях.
Щелкните ниже, чтобы сравнить 3 доступные технологии управления скоростью. |
симистор — регулирование скорости асинхронного двигателя с помощью диммера
Причина, по которой это не сработало, кстати, заключается в том, что в асинхронном двигателе крутящий момент является коэффициентом отношения между напряжением и частотой, а двигатель с короткозамкнутым ротором разработан для определенного отношения. Таким образом, используя диммер, вы изменяете не частоту, а только напряжение, тем самым влияя на это соотношение. Крутящий момент двигателя изменяется пропорционально приложенному напряжению при фиксированной частоте, поэтому, если вы дадите этому двигателю 50% напряжения, он будет развивать только 25% от номинального крутящего момента.Затем это означает, что скольжение увеличивается, двигатель потребляет больше тока, пытаясь вернуться к нормальной скорости скольжения, но это не может, поэтому дополнительный ток просто создает ненужное тепло, пока в конечном итоге двигатель не сгорит.
VFD работает, потому что он ДЕЙСТВИТЕЛЬНО изменяет напряжение И ЧАСТОТУ вместе, поддерживая соотношение В / Гц, ожидаемое двигателем, поэтому он обеспечивает номинальный крутящий момент на любой скорости.
Существуют частотно-регулируемые приводы, предназначенные для использования с однофазными двигателями, но не ВСЕ однофазные двигатели.В отличие от трехфазных асинхронных двигателей, которые в основном построены одинаково, существует множество способов заставить работать однофазные асинхронные двигатели. Это связано с тем, что с однофазным двигателем не создается вращающееся магнитное поле, заставляющее двигатель вращаться, он просто переключается взад и вперед. Однако, как только двигатель НАЧИНАЕТ вращаться, он продолжает вращаться. Таким образом, однофазные двигатели должны быть спроектированы с использованием некоторых «уловок» для запуска этого вращения, обычно в форме временного фазового сдвига. Двигатели, которые используют отдельную обмотку (Split Phase) или конденсатор (Cap Start) для создания этого фазового сдвига, но затем используют центробежный переключатель, чтобы удалить его, когда двигатель вращается, нельзя использовать с какой-либо формой управления скоростью, потому что они замедляют их. посевной повторно включает метод запуска, и он не был разработан для постоянного использования в цепи.Однако есть две формы однофазного асинхронного двигателя, которые могут использоваться с регулированием скорости: постоянный разделенный конденсатор (поскольку колпачки предназначены для постоянного присутствия в цепи) и двигатель с экранированными полюсами. Двигатели с экранированными полюсами особенно хорошо подходят для простого управления напряжением с помощью «диммера», потому что крутящий момент в любом случае низкий, поэтому они обычно используются только в приложениях, которые не требуют большого крутящего момента, например, в небольших вентиляторах. Двигатели PSC также могут использоваться с диммерами, но проблема крутящего момента все еще существует, поэтому он очень зависит от нагрузки.
В итоге, если у вас асинхронный двигатель, но не с экранированным полюсом или PSC, вы не можете использовать на нем какие-либо формы управления скоростью.
Регулятор постоянной скорости асинхронного двигателя переменного тока без тахометра
Отсюда не добраться :-).
Вам необходимо указать, что вы подразумеваете под контролем скорости.
Если диапазон скоростей не находится в пределах очень небольшого диапазона ниже синхронной скорости, тогда вы не можете разумно без обратной связи управлять скоростью асинхронного двигателя путем изменения мощности привода.И вы можете управлять им только с обратной связью разумным образом в относительно ограниченном диапазоне. Для любого «приличного» управления скоростью ротор двигателя должен отслеживать частоту переменного тока с ограниченным «скольжением».
Асинхронный двигатель работает, используя разность частот между приложенной частотой и частотой ротора, чтобы индуцировать низкие напряжения при высоких токах в конструкции ротора. Это по своей сути саморегулирующаяся скорость в определенных пределах, так как увеличение угла скольжения увеличивает потребляемую мощность, что способствует уменьшению угла скольжения.
УправлениеTRIAC работает за счет снижения уровня мощности до уровня ниже необходимого для поддержания «правильного» управления индукцией / углом скольжения. По сути, это хаотическая ситуация — что-то вроде серфинга на волне — и она слишком изменчива, чтобы ею можно было управлять без обратной связи.
На протяжении многих лет существует множество ответов на вопрос о смене стека, касающихся управления скоростью асинхронных двигателей переменного тока. Я рекомендую вам прочитать их — они представляют большой интерес, даже если они применимы по-разному.
От Whiskeysip69s хороший ответ — вот эта кривая, которая показывает кривые зависимости нагрузки вентилятора от крутящего момента двигателя переменного тока при переменном напряжении.Нагрузка вентилятора изменяется в зависимости от скорости таким образом, что он «вроде работает», когда вы меняете напряжение двигателя. Остальные грузы не столь обязательны. Почти синхронная скорость двигателя имеет отрицательную крутизну кривой скорости / крутящего момента — по мере снижения скорости крутящий момент увеличивается, так что постоянная мощность нагрузки или линейная мощность со скоростной нагрузкой имеет тенденцию к саморегулированию скорости. . Когда вы попадаете на положительный наклон, на участках с более низкой скоростью вы получаете (что обычно бывает в жизни) уменьшение мощности и крутящего момента с уменьшением кривой скорости, причем чем медленнее вы едете, тем медленнее движетесь….
Регулятор скорости асинхронного двигателя PSC
Я сделал это так —
Сторона постоянного тока:
(1) Малина 3, 3V3 GPIO
(2) транзистор 2N222, с резистором 220 Ом на затворе
(3) Твердотельное реле SSR 40 — DA
Сторона переменного тока:
(4) Двигатель PSC, 1 фаз, 0,35 А, 1,5 мФ
(5) индуктор с двойной дроссельной катушкой 2x 10 мГн
(6) Впускной канал с сетевым фильтром 250 В перем. Тока, 10 А Шасси FBNAB2470ZG110
(1) Raspberry подает сигнал 3V3 на транзистор на затворе (подключение через резистор) Это открывает путь к сигналу 5 В от Raspberry к SRR обратно к контакту заземления Raspberry.
(2) Причина использования транзистора заключается в том, что сигнал 3V3 не дает достаточного тока для SSR. SSR запускается током 7,5 мА при 12 В. (http://www.fotek.com.hk/solid/SSR-1.htm)
(3) Когда SSR получал ток 5 В, он пропускал к двигателю ток 230 В.
(4) Теперь: когда мы позволяем мощности подпрыгивать вверх и вниз, двигатель начинает получать большие импульсы, что в принципе вредно как для вашего двигателя, так и для системы питания.
(5) Чтобы этого избежать, вы подключаете в линию дроссельную катушку — для выравнивания напряжения — больше: лучше.Катушки ручной работы тоже подойдут. Статор от другого двигателя работает отлично (фото).
(6) Аналогичным образом помогает линейный фильтр. Вы можете купить один или с помощью простого конденсатора [схема] соединить L и N.
Будьте осторожны и получайте удовольствие!
#! / Usr / bin / env python
# - * - кодировка: utf-8 - * -
время импорта
импортировать RPi.GPIO как GPIO
пытаться:
в то время как True:
# Использовать ссылки BCM GPIO
# вместо физических номеров контактов
GPIO.setmode (GPIO.BCM)
# Определить GPIO для использования на Pi
GPIO_RELAY_1 = 12
# Установить контакты как выход и вход
GPIO.setup (GPIO_RELAY_1, GPIO.OUT) # RELAY_1
# Установить триггер на False (Low)
GPIO.output (GPIO_RELAY_1, ложь)
# Разрешить модулю урегулировать
time.sleep (0,1)
# Отправить импульс 10us для запуска
GPIO.output (GPIO_RELAY_1, True)
распечатать "RELAY_1 ON"
time.sleep (0,5)
GPIO.output (GPIO_RELAY_1, ложь)
распечатать "RELAY_1 OFF"
время.сон (0,2)
# Сбросить настройки GPIO
GPIO.cleanup ()
кроме KeyboardInterrupt:
проходить
GPIO.output (GPIO_RELAY_1, ложь)
напечатать "Finito: Off"
GPIO.cleanup ()
https://sourceforge.net/p/raspberry-gpio-python/wiki/PWM/
время импорта
импортировать RPi.GPIO как GPIO
GPIO.setmode (GPIO.BCM)
GPIO.setup (12, GPIO.OUT)
частота = 500
dc_low = 40
dc_mid = 75
dc_high = 100
p = GPIO.PWM (12, частота) # GPIO.PWM (канал, частота (в Гц)
p.start (0)
пытаться:
а 1:
печать "частота =", частота
#dc_low
п.ChangeDutyCycle (dc_low)
печать "dc_low =", dc_low
время сна (120)
#dc_mid
p.ChangeDutyCycle (dc_mid)
печать "dc_mid =", dc_mid
время сна (120)
p.ChangeDutyCycle (dc_mid)
печать "dc_high =", dc_high
время сна (120)
"" "
для постоянного тока в диапазоне (0, 101, 5):
p.ChangeDutyCycle (dc)
time.sleep (0,1)
print "dc in range (0, 101, 5) =", dc
print "freqnecy =", частота
для постоянного тока в диапазоне (100, -1, -5):
п.ChangeDutyCycle (dc)
print "dc in range (100, -1, -5) =", dc
print "freqnecy =", частота
time.sleep (0,1)
"" "
кроме KeyboardInterrupt:
проходить
p.stop ()
GPIO.cleanup ()
Управление скоростью двигателя с экранированными полюсами
Управление скоростью двигателя с экранированными полюсамиСеть обмена стеков
Сеть Stack Exchange состоит из 178 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.
Посетить Stack Exchange- 0
- +0
- Авторизоваться Подписаться
Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.
Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществуКто угодно может задать вопрос
Кто угодно может ответить
Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх
Спросил
Просмотрено 7к раз
\ $ \ begingroup \ $Недавно мне дали двухполюсный электродвигатель с экранированными полюсами 24 Вт 230 В переменного тока (Mellor Electric AC1004), чтобы сделать из него вентилятор.Этот вентилятор должен иметь регулируемую выходную скорость в зависимости от температуры в помещении. Я новичок в двигателях и задавался вопросом, как изменить скорость двигателя. Я провел некоторое исследование и увидел, что простым изменением напряжения можно уменьшить скорость, однако я считаю, что это не лучший способ сделать это. Я также видел, как люди используют диммеры на основе симистора для достижения той же цели, что и VFD, но они довольно дороги (VFD), и я не думаю, что они подходят для этого.Я хотел бы получить информацию о том, какой метод будет лучше всего. Спасибо.
Создан 26 фев.
Канеки Кен2311 серебряный знак44 бронзовых знака
\ $ \ endgroup \ $ \ $ \ begingroup \ $Управление двигателем с экранированными полюсами (SP) только по напряжению является приемлемым и наиболее распространенным методом.Он не работает с другими типами двигателей переменного тока, но из-за некоторых присущих конструктивным особенностям того, что в первую очередь заставляет двигатель SP работать, соотношение крутящего момента / скорости более или менее линейно, или может казаться видимым. так. Дело в том, что вы МОЖЕТЕ использовать частотно-регулируемый привод с однофазным выходом, если у вас есть деньги, чтобы сжечь, но «диммерный переключатель» работает нормально и не повредит двигатель.
Создан 27 фев.
JRaefJRaef3,1688 серебряных знаков1212 бронзовых знаков
\ $ \ endgroup \ $ \ $ \ begingroup \ $Сначала вы должны понять, что скорость любого привода — это результат крутящего момента двигателя и противодействующего момента механизма, которым вы хотите управлять.Это называется рабочей точкой . Изменение скорости означает перемещение рабочей точки.
Это (примерно) холмистая характеристика крутящего момента / скорости асинхронной машины (например, двигателя с экранированными полюсами) и насоса / вентилятора.
Если вы поместили препятствие в воздушный канал вентилятора, вы сделали его характеристику более крутой, поэтому скорость всего привода снизилась бы примерно на крошечную величину. Я привожу этот пример, чтобы показать вам, как работает контроль скорости.
При понижении напряжения характеристика двигателя сжимается по оси момента. Опять же, скорость всего диска снизилась бы совсем немного. Если вы снизили напряжение слишком сильно, у двигателя не хватило крутящего момента для вращения вентилятора. Он никогда не достигает характерной для него правой части холма.
Если вы уменьшили частоту, характеристика двигателя сузится вдоль оси скорости. Это отличный способ контролировать скорость привода, но чтобы избежать магнитного насыщения металлических деталей, он должен сопровождаться пропорциональным снижением напряжения для данного двигателя.
Если вы поместили резистор в ряд с обмотками ротора двигателя, вы сделали его характерный наклон влево. Теперь снижение напряжения значительно снизит скорость привода. Это то, что сделано в двигателях , предназначенных для такого типа управления , которые обычно используются для вентиляторов, пылесосов и так далее. Это так называемый короткозамкнутый ротор . Если у вашего двигателя есть такой ротор, снижение напряжения — лучший способ управлять им.
Создан 26 фев.
ЯнкаЯнка12.9k11 золотой знак1717 серебряных знаков3131 бронзовый знак
\ $ \ endgroup \ $ \ $ \ begingroup \ $Диммерные переключатели симисторного типа обычно используются для «дросселирования» потолочных вентиляторов. У них есть двигатели с экранированными полюсами, поэтому, если у вас есть электродвигатели с экранированными полюсами, используйте обычный диммер в качестве дроссельной заслонки для этого устройства. Таким же образом можно дросселировать и «универсальные» двигатели с последовательным заводом.Так же можно регулировать регулировку многих (хотя и не всех) бесщеточных двигателей постоянного тока. Обратите внимание, что бесщеточные двигатели постоянного тока имеют электронику для коммутации трехфазного синхронного двигателя.
Создан 15 сен.
\ $ \ endgroup \ $ Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScriptВаша конфиденциальность
Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Принимать все файлы cookie Настроить параметры
Различные типы методов управления скоростью асинхронного двигателя
Управление скоростью асинхронного двигателя очень важно в промышленности.Трехфазные асинхронные двигатели — один из наиболее часто используемых типов двигателей в электротехнической промышленности. Поскольку скорость асинхронных двигателей постоянна, скорость этого типа двигателя трудно контролировать. В асинхронных двигателях на регулирование скорости также влияет КПД этого двигателя. Таким образом, для управления этими асинхронными двигателями используются различные методы управления скоростью. Эти методы управления скоростью можно разделить, главным образом, на компоновку двигателя.Ниже приведены два основных типа устройств управления, которые необходимо учитывать при управлении асинхронными двигателями.
- управление скоростью асинхронного двигателя относительно стороны ротора двигателя
- управление скоростью асинхронного двигателя относительно стороны статора двигателя.
Управление скоростью асинхронного двигателя по отношению к стороне статора двигателя
Управление скоростью асинхронного двигателя с учетом управления со стороны статора также можно подразделить на несколько методов управления скоростью, таких как.
- Путем изменения напряжения питания двигателя
- Изменение числа полюсов статора двигателя
- Изменение частоты питающей стороны двигателя
Путем изменения напряжения питания двигателя
Момент продукт от трехфазного асинхронного двигателя можно показать по уравнению, показанному ниже.
So и E (индуцированная ЭДС) прямо пропорциональны напряжению питания двигателя. Таким образом, изменяя напряжение питания асинхронного двигателя, вы можете управлять крутящим моментом и скоростью асинхронного двигателя.
Путем изменения частоты питающей стороны двигателя
f = частота питающей стороны двигателя
P = количество полюсов статора в двигателе
Ns = синхронная скорость двигателя
Синхронная скорость асинхронного двигателя зависит от количества полюсов в двигателе со стороны статора и частоты двигателя со стороны питания. Таким образом, изменяя частоту питания двигателя, вы можете управлять скоростью двигателя.Регулирование частоты несколько сложно сравнить с другими методами управления двигателем.
Изменение числа полюсов статора двигателя
f = частота питающей стороны двигателя
P = число полюсов статора в двигателе
Ns = синхронная скорость двигателя
Так как вы можете видеть в этом уравнении, количество полюсов статора в двигателе напрямую зависит от скорости асинхронного двигателя.
Таким образом, изменяя количество полюсов статора, также можно изменить скорость асинхронного двигателя.
Управление скоростью асинхронного двигателя по отношению к ротору двигателя.
Управление скоростью асинхронного двигателя с учетом управления на стороне ротора также можно подразделить на несколько методов управления скоростью, таких как.
- Добавление внешнего сопротивления в цепь на стороне ротора
- Применение каскадного соединения
- Ввод ЭДС в цепь двигателя на стороне ротора
Добавление внешнего сопротивления в цепь на стороне ротора
Трехфазный асинхронный двигатель можно показать уравнением, показанным ниже.
Итак, из этого уравнения мы можем узнать, что
Таким образом, крутящий момент асинхронного двигателя косвенно пропорционален сопротивлению на стороне ротора. Добавление внешнего сопротивления в ротор позволяет уменьшить крутящий момент двигателя и увеличить его скорость.
Применение каскадного соединения
В этом каскадном методе управления скоростью асинхронного двигателя два двигателя установлены на одном валу двигателя и работают с одинаковой скоростью.
Один двигатель подключен к трехфазному источнику питания, а другой работает от ЭДС, индуцированной питанием первого двигателя через контактные кольца.
При использовании этого метода для асинхронного двигателя может применяться различная скорость и регулировка скорости.
Инжекция ЭДС в цепь на стороне ротора двигателя
В этой индукции, метод управления скоростью двигателя, внешнее напряжение добавляется в цепь ротора двигателя, и частота должна быть такой же, как частота скольжения.
Таким образом, введение ЭДС в противофазе ротора увеличивает сопротивление ротора.Таким образом, этот метод можно использовать для управления скоростью асинхронного двигателя.
Надеюсь, что вы сможете получить хорошее представление о методах согласования скорости, применяемых в асинхронном двигателе.
Различные методы управления скоростью асинхронного двигателя | Преимущества
Методы регулирования скорости асинхронного двигателя:
В этом посте давайте посмотрим, каковы различные методы управления скоростью асинхронного двигателя … Мы знаем, что скорость асинхронного двигателя определяется как:
Из приведенного выше уравнения можно управлять скоростью двигателя
, изменяя частоту питания, и
, изменяя количество полюсов в статоре.
Управление со стороны статора:
- Путем изменения частоты питания
- Путем изменения числа полюсов статора
- Путем изменения напряжения питания
Управление со стороны ротора:
- Вставив сопротивление в цепь ротора
- Различными способами каскадного подключения
- Путем введения ЭДС в цепь ротора.
Регулирование скорости изменением частоты:
- Изменяя частоту питания (на небольшую величину), мы можем изменять скорость.
- Но уменьшение частоты питания снижает скорость и увеличивает магнитный поток, потери в сердечнике, что приводит к нагреву и низкому КПД.
- Увеличение частоты увеличивает скорость и снижает крутящий момент.
- Для обеспечения переменной частоты требуется отдельное дорогое вспомогательное оборудование.
- Значит, этот метод не используется на практике.
Управление скоростью путем переключения полюсов:
- Изменение числа полюсов осуществляется за счет размещения двух или более полностью независимых обмоток статора в одних и тех же пазах.
- Каждая обмотка дает разное количество полюсов, поэтому мы получим разные скорости.
- Из-за стоимости и сложных схем переключения нецелесообразно использовать более двух конфигураций полюсов (т. Е. Две нормальные скорости).
- Этот метод применим только к асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором.
- Практически неприменим с фазным ротором.
Регулировка скорости путем изменения напряжения питания:
- Скорость асинхронного двигателя можно изменять, изменяя напряжение питания.
- Крутящий момент, развиваемый этим методом, пропорционален квадрату напряжения питания.
Т ∝ В 2 - Это самый дешевый и простой метод, но он редко используется по причинам, указанным ниже.
- Небольшое изменение скорости требует большого изменения напряжения.
- Это большое изменение напряжения приведет к большому изменению плотности потока.
Регулировка скорости путем изменения сопротивления ротора:
- Этот метод применим только к трехфазному асинхронному двигателю с контактным кольцом.
- Добавляя внешнее сопротивление в цепь ротора, можно снизить скорость двигателя.
- Изменение скорости зависит как от сопротивления цепи ротора, так и от нагрузки.
- Из-за потери мощности в сопротивлении этот метод используется там, где изменение скорости требуется только на короткое время.
- Этот метод аналогичен методу управления реостатом якоря параллельных двигателей постоянного тока.
Регулировка скорости введенной ЭДС:
- Вместо того, чтобы прикладывать сопротивление к цепи ротора двигателя, скорость можно изменять, применяя в цепи ЭДС.
- Эти ЭДС прикладываются к ротору подходящим источником, частота которого должна быть такой же, как частота скольжения.
- Включение ЭДС в фазе с ЭДС, индуцированной ротором, эквивалентно уменьшению сопротивления ротора.
- Включение ЭДС по фазе против наведенной ЭДС ротора эквивалентно увеличению его сопротивления.
- Таким образом, подавая ЭДС в ротор, можно регулировать скорость.
Регулирование скорости с помощью каскадного подключения:
- Для этого метода требуются два двигателя, один из которых заводной.
- Два двигателя механически соединены вместе для управления общей нагрузкой.
- Пускатель асинхронного электродвигателя с контактным кольцом подключен к трехфазной сети, а его ротор подключен к статору другой машины.
- С помощью этого устройства можно получить четыре возможных скорости.
Где f = частота питания
P1 = количество полюсов в электродвигателе с контактным кольцом
P2 = количество полюсов в другом электродвигателе
Подробнее:
Как контролировать скорость шунтирующих двигателей постоянного тока?
Как контролировать скорость двигателя постоянного тока?
Как работает люминесцентная лампа? Двухклеточный асинхронный двигатель
— введение
Разница между механическим и электронным коммутатором
Спасибо, что прочитали о методах управления скоростью асинхронного двигателя….. Пожалуйста, оставьте свои комментарии ниже …
.