Manažeři společnosti zodpoví všechny vaše dotazy, vyberou potřebné vybavení a připraví obchodní nabídku.

Často vyvstává úkol změnit rychlost jednofázového motoru. Podívejme se, jaké metody pro to existují a která z nich je vhodná ve vašem případě.

Jednofázové asynchronní motory jsou napájeny z běžné sítě střídavého napětí 220 V.

Nejběžnější konstrukce takových motorů obsahuje dvě (nebo více) vinutí – pracovní a fázový posuv. Pracovní je napájen přímo a přídavný je napájen přes kondenzátor, který posune fázi o 90 stupňů, čímž vznikne rotující magnetické pole. Proto se takové motory také nazývají dvoufázové nebo kondenzátorové motory.

Schéma vinutí kondenzátorového elektromotoru Kondenzátorový motor s fázovým posuvem vinutí

Je nutné regulovat rychlost otáčení takových motorů, například pro:

  • změny proudění vzduchu ve ventilačním systému
  • kontrola výkonu čerpadla
  • změny rychlosti pohybujících se částí, například u obráběcích strojů, dopravníků

Ve ventilačních systémech to umožňuje šetřit energii, snížit hladinu akustického hluku instalace a nastavit požadovaný výkon.

Způsoby regulace

Nebudeme uvažovat mechanické způsoby změny rychlosti otáčení, například převodovky, spojky, ozubené převody. Nebudeme se také dotýkat způsobu změny počtu pólů vinutí.

Zvažme metody se změnou elektrických parametrů:

  • změna napájecího napětí motoru
  • změna frekvence napájecího napětí

Regulace napětí

Regulace rychlosti tímto způsobem je spojena se změnou tzv prokluz motoru – rozdíl mezi rychlostí otáčení magnetického pole vytvářeného stacionárním statorem motoru a jeho pohybujícím se rotorem:

n1 rychlost rotace magnetického pole

n2 – rychlost otáčení rotoru

V tomto případě se nutně uvolňuje kluzná energie – což způsobuje větší zahřívání vinutí motoru.

Tato metoda má malý regulační rozsah, přibližně 2:1, a lze ji také provádět pouze směrem dolů – tedy snížením napájecího napětí.

Při regulaci otáček tímto způsobem je nutné instalovat předimenzované motory.

Ale navzdory tomu se tato metoda používá poměrně často u motorů s nízkým výkonem se zatížením ventilátoru.

V praxi se k tomu používají různé obvody regulátorů.

Regulace napětí autotransformátoru

Autotransformátor je obyčejný transformátor, ale s jedním vinutím a odbočkami z některých závitů. V tomto případě není galvanické oddělení od sítě, ale v tomto případě není potřeba, takže je dosaženo úspor díky absenci sekundárního vinutí.

ČTĚTE VÍCE
Kdy jsou všechna zařízení na ochranu před bleskem testována a kontrolována, aby byla zajištěna trvalá spolehlivost?

Nastavení rychlosti asynchronního motoru

Diagram ukazuje autotransformátor T1, vypínač SW1, ke kterým přicházejí odbočky s různým napětím, a motor M1.

Nastavení se provádí v krocích, obvykle se nepoužívá více než 5 kroků regulace.

Výhody tohoto schématu:

      • nezkreslený průběh výstupního napětí (čistá sinusovka)
      • dobrá přetížitelnost transformátoru

          • velká hmotnost a rozměry transformátoru (v závislosti na výkonu motoru zátěže)
          • všechny nevýhody spojené s regulací napětí

          Napěťová regulace otáček motoru Řízení otáček motoru pomocí transformátoru

          Tyristorový regulátor otáček motoru

          Tento obvod používá klíče – dva tyristory zapojené zády k sobě (napětí je střídavé, takže každý tyristor prochází vlastní půlvlnou napětí) nebo triak.

          Schematické schéma regulátoru otáček motoru ventilátoru

          Řídicí obvod reguluje okamžik otevření a zavření tyristorů vzhledem k fázovému přechodu přes nulu, podle toho je kus „odříznut“ na začátku nebo méně často na konci napěťové vlny.

          Tím se změní efektivní hodnota napětí.

          Tento obvod je poměrně široce používán k regulaci aktivních zátěží – žárovek a všech druhů topných zařízení (tzv. stmívače).

          Dalším způsobem regulace je přeskakování půlcyklů napěťové vlny, ale při síťové frekvenci 50 Hz to bude na motoru znát – hluk a škubání při provozu.

          Pro řízení motorů jsou regulátory upraveny kvůli charakteristikám indukční zátěže:

          • nainstalujte ochranné obvody LRC pro ochranu vypínače (kondenzátory, rezistory, tlumivky)
          • přidejte na výstup kondenzátor pro úpravu průběhu napětí
          • omezit minimální výkon regulace napětí – pro zaručený start motoru
          • použijte tyristory s proudem několikanásobně vyšším než je proud elektromotoru

          Výhody tyristorových regulátorů:

              • nízké náklady
              • nízká hmotnost a rozměry

                  • lze použít pro motory s nízkým výkonem
                  • Během provozu se může objevit hluk, praskání a škubání motoru.
                  • při použití triaků je na motor přivedeno konstantní napětí
                  • všechny nevýhody regulace napětí

                  Slouží ke změně rychlosti ventilátoru Tyristorové regulační zařízení

                  Stojí za zmínku, že u většiny moderních klimatizací střední a vyšší úrovně se rychlost ventilátoru upravuje tímto způsobem.

                  Tranzistorový regulátor napětí

                  Jak sám výrobce nazývá, elektronický autotransformátor neboli PWM regulátor.

                  Elektronický transformátor pro motor ventilátoru

                  Změna napětí se provádí na principu PWM (pulsně šířková modulace) a v koncovém stupni jsou použity tranzistory – polní nebo bipolární s izolovaným hradlem (IGBT).

                  Elektronický obvod transformátoru řízení otáčení motoru

                  Výstupní tranzistory jsou spínány na vysoké frekvenci (asi 50 kHz), pokud změníte šířku impulsů a pauz mezi nimi, změní se i výsledné napětí na zátěži. Čím kratší pulz a delší pauza mezi nimi, tím nižší je výsledné napětí a příkon.

                  U motoru je při frekvenci několika desítek kHz změna šířky impulsu ekvivalentní změně napětí.

                  Koncový stupeň je stejný jako u frekvenčního měniče, jen pro jednu fázi je místo šesti diodový usměrňovač a dva tranzistory a řídicí obvod mění výstupní napětí.

                  Výhody elektronického autotransformátoru:

                        • Malé rozměry a hmotnost zařízení
                        • Nízké náklady
                        • Čistý, nezkreslený průběh výstupního proudu
                        • Žádný hukot při nízkých otáčkách
                        • Ovládání signálu 0-10 V

                              • Vzdálenost od zařízení k motoru není větší než 5 metrů (tato nevýhoda odpadá při použití dálkového ovladače)
                              • Všechny nevýhody regulace napětí

                              Regulace frekvence

                              Zrovna nedávno (před 10 lety) byl na trhu omezený počet frekvenčních regulátorů pro otáčky motoru a byly poměrně drahé. Důvodem bylo, že neexistovaly levné vysokonapěťové výkonové tranzistory a moduly.

                              Ale vývoj v oblasti polovodičové elektroniky umožnil přinést na trh výkonové IGBT moduly. V důsledku toho se na trhu masivně objevují invertorové klimatizace, svařovací invertory a frekvenční měniče.

                              Frekvenční převod je v tuto chvíli hlavním způsobem regulace výkonu, výkonu, rychlosti všech zařízení a mechanismů poháněných elektromotorem.

                              Frekvenční měniče jsou však určeny pro řízení třífázových elektromotorů.

                              Jednofázové motory lze ovládat:

                              • specializované jednofázové měniče
                              • třífázové měniče s výjimkou kondenzátoru

                              Měniče pro jednofázové motory

                              V současnosti pouze jediný výrobce ohlašuje sériovou výrobu specializovaného měniče pro kondenzátorové motory – INVERTEK DRIVES.

                              Toto je model Optidrive E2

                              Frekvenční měnič pro jednofázové motory

                              Pro stabilní startování a provoz motoru se používají speciální algoritmy.

                              V tomto případě je možné nastavení frekvence směrem nahoru, ale v omezeném frekvenčním rozsahu tomu brání kondenzátor nainstalovaný v obvodu vinutí s fázovým posunem, protože jeho odpor přímo závisí na frekvenci proudu:

                              f – aktuální frekvence

                              C – kapacita kondenzátoru

                              Koncový stupeň používá můstkový obvod se čtyřmi výstupními IGBT tranzistory:

                              Frekvenční měnič pro jednofázový motor

                              Optidrive E2 umožňuje ovládat motor bez vyjmutí kondenzátoru z obvodu, to znamená bez změny konstrukce motoru – u některých modelů je to docela obtížné.

                              Výhody specializovaného frekvenčního měniče:

                                    • inteligentní řízení motoru
                                    • Stabilně stabilní chod motoru
                                    • Obrovské možnosti moderních měničů:
                                      • schopnost řídit chod motoru pro udržení určitých charakteristik (tlak vody, průtok vzduchu, rychlost při měnícím se zatížení)
                                      • četné ochrany (motor a samotné zařízení)
                                      • senzorové vstupy (digitální a analogové)
                                      • různé výstupy
                                      • komunikační rozhraní (pro ovládání, monitorování)
                                      • přednastavené rychlosti
                                      • PID regulátor

                                      Nevýhody použití jednofázového měniče:

                                            • omezená regulace frekvence
                                            • vysoká cena

                                            Použití nouzového stavu pro třífázové motory

                                            Frekvenční měnič Toshiba

                                            Standardní frekvenční měnič má na výstupu třífázové napětí. Když k němu připojujete jednofázový motor, vyjměte z něj kondenzátor a připojte jej podle níže uvedeného schématu:

                                            Z jednofázového motoru je odstraněn kondenzátor

                                            Geometrické uspořádání vinutí vůči sobě ve statoru asynchronního motoru je 90°:

                                            Uspořádání vinutí

                                            Fázový posun třífázového napětí je -120°, v důsledku toho – magnetické pole nebude kruhové, ale pulzující a jeho úroveň bude menší než u zdroje s posunem o 90°.

                                            U některých kondenzátorových motorů je přídavné vinutí vyrobeno z tenčího drátu, a proto má vyšší odpor.

                                            Při provozu bez kondenzátoru to povede k:

                                            • silnější zahřívání vinutí (snižuje se životnost, jsou možné zkraty a přepínací zkraty)
                                            • rozdílný proud ve vinutí

                                            Mnoho měničů má ochranu proti proudové asymetrii ve vinutí; pokud není možné tuto funkci v zařízení deaktivovat, nebude možné provoz s tímto obvodem

                                                    • nižší náklady ve srovnání se specializovanými měniči
                                                    • Obrovský výběr výkonů a výrobců
                                                    • širší rozsah ovládání frekvence
                                                    • všechny výhody měniče (vstupy/výstupy, inteligentní provozní algoritmy, komunikační rozhraní)

                                                            • nutnost předběžného výběru měniče a motoru pro společný provoz
                                                            • pulzující a snížený točivý moment
                                                            • zvýšené vytápění
                                                            • žádná záruka v případě poruchy, protože Třífázové měniče nejsou určeny pro práci s jednofázovými motory

                                                            Manažeři společnosti zodpoví všechny vaše dotazy, vyberou potřebné vybavení a připraví obchodní nabídku.

                                                            Manažeři společnosti zodpoví všechny vaše dotazy, vyberou potřebné vybavení a připraví obchodní nabídku.

                                                            Obrázek 1. Indukční motor Asynchronní motor (obrázek 1) má stacionární část nazývanou stator a rotační část nazývanou rotor. Magnetické pole se vytváří ve vinutí umístěném ve statoru. Tato konstrukce elektromotoru umožňuje různými způsoby regulovat jeho frekvenci otáčení.

                                                            Hlavní technické vlastnosti zohledněné při změně rychlosti otáčení

                                                            Při regulaci rychlosti otáčení asynchronních elektromotorů je třeba vzít v úvahu několik základních technických ukazatelů, které významně ovlivňují činnost motorů.

                                                            1. Regulační rozsah D, tedy mez, do které je možné měnit rychlost otáčení. Tato charakteristika se vypočítá jako poměr minimální a maximální rychlosti otáčení.
                                                            2. Plynulost regulace je dána minimálním skokem v rychlosti otáčení elektromotoru při přechodu z jedné mechanické charakteristiky na druhou.
                                                            3. Směr změny otáček motoru (tzv. kontrolní zóna). Jmenovité provozní podmínky určují přirozené mechanické vlastnosti motoru. Po provedení procesu regulace otáček se tyto charakteristiky (napětí a frekvence napájecí sítě) začnou měnit. Výsledkem jsou umělé vlastnosti, které jsou obvykle nižší než přirozené.

                                                            Existuje několik způsobů, jak regulovat rychlost elektromotoru:

                                                            Regulace rychlosti otáčení změnou frekvence napájecí sítě

                                                            Regulace rychlosti otáčení změnou frekvence v napájecí síti je považována za jeden z nejekonomičtějších způsobů řízení, který umožňuje dosáhnout vynikajících mechanických vlastností elektrického pohonu. Při změně frekvence napájecí sítě se mění i frekvence rotace magnetického pole.

                                                            Ke konverzi standardní síťové frekvence, která je 50 Hz, dochází díky napájení. Současně se změnou frekvence dochází i ke změně napětí, která je nezbytná pro zajištění vysoké tuhosti mechanických charakteristik.

                                                            Regulace rychlosti otáčení umožňuje dosáhnout různých provozních režimů elektromotoru:

                                                            • s konstantním točivým momentem;
                                                            • s točivým momentem, který je úměrný druhé mocnině frekvence;
                                                            • s konstantním výkonem hřídele.

                                                            Jako zdroj energie pro regulaci lze použít rotační měniče elektrických strojů a také statické měniče frekvence, které pracují na polovodičových součástkách komerčně vyráběných průmyslem.

                                                            Nepochybnou výhodou frekvenční regulace je možnost plynule upravovat rychlost otáčení v obou směrech od přirozené charakteristiky. Při regulaci je dosaženo vysoké tuhosti a vynikající přetížitelnosti.

                                                            Ovládání rychlosti změnou počtu pólů

                                                            Regulace rychlosti otáčení změnou počtu pólů nastává změnou rychlosti otáčení magnetického pole statoru. Frekvence napájecí sítě zůstává nezměněna, přičemž se mění frekvence rotace magnetického pole a otáčky rotoru. Liší se nepřímo s počtem pólů. Například počet pólů je 2, 4, 6, 8, pak otáčky motoru při změně jejich počtu budou 3000, 1500, 1000, 750 ot./min.

                                                            Motory, které zajišťují spínání většího počtu pólových párů, mají obvykle rotor nakrátko s vinutím. Díky tomuto rotoru může motor pracovat bez dalších přepojování v okruhu.

                                                            Změna rychlosti otáčení připojením rotoru s reostatem k obvodu

                                                            Dalším způsobem změny otáček motoru je zařazení rotoru s reostatem do okruhu. Tato metoda má značné omezení, protože ji lze použít pouze u motorů s vinutým rotorem. Poskytuje plynulou změnu rychlosti otáčení ve velmi širokém rozsahu. Nevýhodou jsou velké energetické ztráty v regulačním reostatu.

                                                            Změna směru otáčení

                                                            Změnu směru otáčení motoru lze provést změnou směru otáčení magnetického pole, které je vytvářeno vinutím statoru. Změnu směru otáčení lze dosáhnout změnou řádu střídání proudu ve fázích vinutí statoru.

                                                            Chcete-li zadat objednávku, zavolejte manažerům společnosti Cable.RF ® telefonicky +7 (495) 646-08-58 nebo zašlete žádost na e-mail zakaz@cable.ru s uvedením požadovaného modelu elektromotoru, cílů a provozní podmínky. Manažer vám pomůže vybrat tu správnou značku podle vašich přání a potřeb.