Nejběžnější způsoby regulace otáček asynchronního motoru jsou: změna přídavného odporu obvodu rotoru, změna napětí přiváděného do vinutí statoru, změna frekvence napájecího napětí a také přepínání počtu pólových párů.

Elektrický motor

Regulace rychlosti otáčení asynchronního motoru zavedením odporů do obvodu rotoru

Zavedení odporů do obvodu rotoru vede ke zvýšení výkonových ztrát a snížení otáček rotoru motoru v důsledku zvýšení skluzu, protože n = n® (1 – s).

Z Obr. 1 vyplývá, že s nárůstem odporu v obvodu rotoru při stejném momentu klesají otáčky hřídele motoru.

Tuhost mechanických charakteristik výrazně klesá s klesající rychlostí otáčení, což omezuje regulační rozsah na (2 – 3) : 1. Nevýhodou tohoto způsobu jsou značné energetické ztráty, které jsou úměrné skluzu. Taková regulace je možná pouze u motoru s vinutým rotorem.

Regulace otáček asynchronního motoru

Regulace rychlosti otáčení asynchronního motoru změnou napětí na statoru

Změna napětí přiváděného do statorového vinutí asynchronního motoru umožňuje regulovat otáčky pomocí poměrně jednoduchých technických prostředků a řídicích obvodů. K tomu je mezi střídavou síť se standardním napětím U1nom a stator elektromotoru zapojen regulátor napětí.

Při regulaci rychlosti otáčení asynchronního motoru změnou napětí přiváděného do vinutí statoru se kritický moment M cr asynchronního motoru mění úměrně druhé mocnině napětí Uret přiváděného do motoru (obr. 3), a skluz nezávisí na U re.

Mechanická charakteristika asynchronního motoru s vinutým rotorem při různých odporech rezistorů obsažených v obvodu rotoru

Rýže. 1. Mechanická charakteristika asynchronního motoru s vinutým rotorem při různých odporech rezistorů obsažených v obvodu rotoru

Schéma regulace otáček asynchronního motoru změnou napětí na statoru

Rýže. 2. Schéma regulace otáček asynchronního motoru změnou napětí na statoru

Mechanické vlastnosti asynchronního motoru při změně napětí přiváděného do vinutí statoru

Rýže. 3. Mechanická charakteristika asynchronního motoru při změně napětí přiváděného do vinutí statoru

Pokud je odporový moment pracovního stroje větší než rozběhový moment elektromotoru (Mc > Mstart), pak se motor nebude otáčet, proto je nutné jej spouštět na jmenovité napětí Un nebo na volnoběžné otáčky.

Tímto způsobem je možné regulovat rychlost otáčení asynchronních motorů s kotvou nakrátko pouze při zatížení ventilátorem. Navíc je třeba použít speciální elektromotory se zvýšeným prokluzem. Rozsah regulace je malý, do n cr.

Pro změnu napětí se používají třífázové autotransformátory a tyristorové regulátory napětí.

Schéma systému řízení otáček s uzavřenou smyčkou: tyristorový regulátor napětí - asynchronní motor (TRN - IM)

Rýže. 4. Schéma systému řízení otáček s uzavřenou smyčkou: tyristorový regulátor napětí – asynchronní motor (TRN – IM)

ČTĚTE VÍCE
Které podlahové desky je nejlepší použít pro soukromý dům?

Řídicí obvod s uzavřenou smyčkou pro asynchronní motor, vyrobený podle tyristorového regulátoru napětí – obvod elektromotoru, umožňuje regulovat otáčky asynchronního motoru se zvýšeným skluzem (takové motory se používají ve ventilačních jednotkách).

Regulace rychlosti otáčení asynchronního motoru změnou frekvence napájecího napětí

Protože frekvence otáčení magnetického pole statoru je n o = 60 f / p, lze rychlost otáčení asynchronního motoru řídit změnou frekvence napájecího napětí.

Regulace rychlosti otáčení asynchronního motoru změnou frekvence napájecího napětí

Princip frekvenčního způsobu regulace otáček asynchronního motoru spočívá v tom, že změnou frekvence napájecího napětí lze v souladu s výrazem při konstantním počtu pólových párů p měnit úhlovou rychlost n o. magnetického pole statoru.

Tato metoda poskytuje plynulou regulaci rychlosti v širokém rozsahu a mechanické vlastnosti jsou vysoce tuhé.

Pro dosažení vysokého energetického výkonu asynchronních motorů (účiníky, účinnost, přetížitelnost) je nutné měnit vstupní napětí současně s frekvencí. Zákon změny napětí závisí na charakteru zatěžovacího momentu Ms. Při konstantním zatěžovacím momentu musí být napětí statoru regulováno úměrně frekvenci.

Schéma frekvenčního měniče je na Obr. 5 a mechanické charakteristiky IM s frekvenční regulací jsou uvedeny na Obr. 6.

Obvod frekvenčního měniče

Rýže. 5. Obvod frekvenčního měniče

Mechanické vlastnosti asynchronního motoru s frekvenční regulací

Rýže. 6. Mechanické vlastnosti asynchronního motoru s frekvenční regulací

S klesající frekvencí f kritický moment poněkud klesá v oblasti nízkých otáček. To se vysvětluje zvýšením vlivu aktivního odporu vinutí statoru se současným poklesem frekvence a napětí.

Frekvenční řízení otáček asynchronního motoru umožňuje měnit otáčky v rozsahu (20 – 30): 1. Frekvenční metoda je nejslibnější pro regulaci asynchronního motoru s rotorem nakrátko. Výkonové ztráty s takovou regulací jsou malé, protože ztráty skluzem jsou minimální.

frekvenční měniče

Většina moderních frekvenčních měničů je postavena pomocí schématu dvojité konverze. Skládají se z těchto hlavních částí: stejnosměrný meziobvod (neřízený usměrňovač), výkonový pulzní střídač a řídicí systém.

Meziobvod se skládá z neřízeného usměrňovače a filtru. Střídavé napětí napájecí sítě se převádí na stejnosměrné napětí.

Výkonový třífázový pulzní střídač obsahuje šest tranzistorových spínačů. Každé vinutí elektromotoru je připojeno přes odpovídající spínač ke kladným a záporným svorkám usměrňovače. Měnič převádí usměrněné napětí na třífázové střídavé napětí o požadované frekvenci a amplitudě, které je přivedeno na vinutí statoru elektromotoru.

ČTĚTE VÍCE
Jaký styl je v historii designu považován za dekorativní?

V koncových stupních měniče jsou jako spínače použity výkonové IGBT tranzistory. Oproti tyristorům mají vyšší spínací frekvenci, což jim umožňuje produkovat sinusový výstupní signál s minimálním zkreslením. Regulace výstupní frekvence I out a výstupního napětí se provádí díky vysokofrekvenční pulzně šířkové modulaci.

Regulace rychlosti otáčení asynchronního motoru, přepínání počtu pólových párů

Krokové řízení rychlosti lze dosáhnout pomocí speciálních vícerychlostních asynchronních motorů s kotvou nakrátko.

Z výrazu n o = 60 f / p vyplývá, že při změně počtu pólových párů p se získají mechanické charakteristiky s různými frekvencemi otáčení n o magnetického pole statoru. Protože hodnota p je určena celými čísly, je přechod z jedné charakteristiky do druhé v procesu regulace postupný.

Existují dva způsoby, jak změnit počet párů pólů. V prvním případě jsou ve štěrbinách statoru umístěna dvě vinutí s různým počtem pólů. Při změně rychlosti je jedno z vinutí připojeno k síti. Ve druhém případě je vinutí každé fáze tvořeno dvěma částmi, které jsou zapojeny paralelně nebo sériově. V tomto případě se počet pólových párů změní dvakrát.

Schémata pro spínání vinutí asynchronního motoru: a - z jedné hvězdy na dvojitou hvězdu; b - od trojúhelníku po dvojitou hvězdu

Rýže. 7. Schémata spínání vinutí asynchronního motoru: a – z jednoduché hvězdy na dvouhvězdu; b – z trojúhelníku na dvojitou hvězdu

Řízení otáček změnou počtu párů pólů je ekonomické a mechanické vlastnosti jsou zachovány tuhost. Nevýhodou tohoto způsobu je stupňovitá změna rychlosti otáčení asynchronního motoru s rotorem nakrátko. Dvourychlostní motory jsou k dispozici s počtem pólů 4/2, 8/4, 12/6. Čtyřrychlostní elektromotor s 12/8/6/4 póly má dvě přepínatelná vinutí.

Použité materiály z knihy Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Elektrická zařízení zemědělských podniků.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Frekvenční řízení úhlové rychlosti otáčení elektropohonu s asynchronním motorem je v současné době hojně využíváno, neboť umožňuje plynule měnit otáčky rotoru v širokém rozsahu, a to jak nad, tak pod jmenovitými hodnotami.

Frekvenční měniče jsou moderní, high-tech zařízení s velkým regulačním rozsahem a rozsáhlým rozsahem funkcí pro řízení asynchronních motorů. Nejvyšší kvalita a spolehlivost umožňuje jejich použití v různých průmyslových odvětvích k ovládání pohonů čerpadel, ventilátorů, dopravníků atd.

ČTĚTE VÍCE
Jak dlouho můžete skladovat slunečnicový olej v mrazáku?

Frekvenční měnič

Podle napájecího napětí se frekvenční měniče dělí na jednofázové a třífázové a podle provedení na elektrické strojní točivé a statické. U měničů elektrických strojů se proměnná frekvence získává použitím konvenčních nebo speciálních elektrických strojů. U statických frekvenčních měničů je změny frekvence napájecího proudu dosaženo použitím elektrických prvků, které se nepohybují.

Obvod frekvenčního měniče asynchronního motoru

Obvod frekvenčního měniče asynchronního motoru

Výstup frekvenčního měniče

Výstup frekvenčního měniče

Frekvenční měniče pro jednofázové sítě umožňují zajistit elektrický pohon pro výrobní zařízení o výkonu až 7,5 kW. Konstrukčním znakem moderních jednofázových měničů je, že na vstupu je jedna fáze s napětím 220V a na výstupu tři fáze se stejnou hodnotou napětí, což umožňuje připojit k zařízení třífázové elektromotory bez použití kondenzátorů.

Frekvenční měniče napájené třífázovou sítí 380V se vyrábí ve výkonovém rozsahu od 0,75 do 630 kW. V závislosti na úrovni výkonu jsou zařízení vyráběna v kombinovaných pouzdrech z polymeru a kovu.

Nejoblíbenější strategií řízení asynchronních elektromotorů je vektorové řízení. V současné době většina frekvenčních měničů implementuje vektorové řízení nebo dokonce bezsenzorové vektorové řízení (tento trend se vyskytuje u frekvenčních měničů, které zpočátku implementují skalární řízení a nemají svorky pro připojení snímače rychlosti).

Podle typu zátěže na výstupu se frekvenční měniče dělí podle typu konstrukce:

pro pohony čerpadel a ventilátorů;

pro obecný průmyslový elektrický pohon;

používá se jako součást elektromotorů pracujících s přetížením.

Mechanické charakteristiky typických zatížení

Mechanické charakteristiky typických zatížení

Moderní frekvenční měniče disponují rozmanitou sadou funkčních vlastností, například mají manuální a automatické ovládání rychlosti a směru otáčení motoru a také vestavěný potenciometr na ovládacím panelu. Vybaveno možností regulace výstupního frekvenčního rozsahu od 0 do 800 Hz.

Měniče jsou schopny automaticky řídit asynchronní motor pomocí signálů z periferních snímačů a ovládat elektrický pohon podle určeného časovacího algoritmu. Podpůrné funkce pro automatické obnovení provozního režimu v případě krátkodobého přerušení napájení. Ovládejte přechodné procesy z dálkového ovládání a chraňte elektromotory před přetížením.

Frekvenční měnič Siemens

Vztah mezi úhlovou rychlostí otáčení a frekvencí napájecího proudu vyplývá z rovnice

Když napětí zdroje U1 zůstává konstantní a frekvence se mění, mění se magnetický tok asynchronního motoru. Zároveň je pro lepší využití magnetického systému při snížení napájecí frekvence nutné úměrně snížit napětí, jinak se výrazně zvýší magnetizační proud a ztráty v oceli.

ČTĚTE VÍCE
Co dělat, když je klika na plastovém okně zablokovaná?

Podobně, když se zvýší napájecí frekvence, napětí by se mělo proporcionálně zvýšit, aby byl magnetický tok konstantní, protože jinak (při konstantním točivém momentu na hřídeli) to povede ke zvýšení proudu rotoru a přetížení jeho vinutí proudem a snížení maximálního točivého momentu.

Racionální zákon regulace napětí závisel na povaze momentu odporu.

Při konstantním statickém zatěžovacím momentu (Mс = konst) musí být napětí regulováno úměrně jeho frekvenci U1/f1 = konst. Pro ventilátorový charakter zátěže má poměr tvar U1/f 2 1 = konst.

Při zatěžovacím momentu nepřímo úměrném rychlosti U1/ √ f1 = konst.

Níže uvedené obrázky ukazují zjednodušené schéma zapojení a mechanické charakteristiky asynchronního motoru s frekvenčním řízením úhlové rychlosti.

Schéma zapojení frekvenčního měniče k asynchronnímu elektromotoru

Schéma zapojení frekvenčního měniče k asynchronnímu elektromotoru

Charakteristiky pro zatížení s konstantním statickým momentem odporu

Charakteristiky pro zatížení s konstantním statickým momentem odporu

Charakteristiky pro zatížení ventilátorů

X charakteristiky pro zatížení ventilátoru

Charakteristiky statického zatěžovacího momentu nepřímo úměrného úhlové rychlosti otáčení

Charakteristiky statického zatěžovacího momentu nepřímo úměrného úhlové rychlosti otáčení

Frekvenční řízení otáček asynchronního motoru umožňuje měnit úhlovou rychlost otáčení v rozsahu 20 až 30. Regulace otáček asynchronního motoru směrem dolů od hlavního se provádí téměř na nulu.

Při změně frekvence napájecí sítě závisí horní hranice rychlosti otáčení asynchronního motoru na jeho mechanických vlastnostech, zejména proto, že při frekvencích nad jmenovitou frekvencí asynchronní motor pracuje s lepším energetickým výkonem než při nižších frekvencích. Pokud je tedy v pohonném systému použita převodovka, měla by být tato frekvenční regulace motoru prováděna nejen směrem dolů, ale také směrem nahoru od jmenovitého bodu, až do maximálních otáček přípustných za podmínek mechanické pevnosti motoru. rotor.

Když se otáčky motoru zvýší nad hodnotu uvedenou v jeho pasu, frekvence zdroje energie by neměla překročit jmenovitou frekvenci nejvýše 1,5 – 2krát.

Frekvenční metoda je nejslibnější pro regulaci asynchronního motoru s rotorem nakrátko. Výkonové ztráty při tomto způsobu regulace jsou malé, protože nejsou doprovázeny nárůstem skluzu. Výsledné mechanické vlastnosti jsou vysoce tuhé.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!