Poměrně často vyžaduje provozní režim pomocného mechanizačního zařízení snížení standardních otáček. Tohoto efektu lze dosáhnout úpravou otáček asynchronního motoru. Zkusme přijít na to, jak to udělat vlastníma rukama (výpočet a montáž), pomocí standardních řídicích obvodů nebo domácích zařízení.

Co je to asynchronní motor?

Střídavé elektromotory našly poměrně široké uplatnění v různých oblastech našeho života, ve zdvihacích, zpracovatelských a měřicích zařízeních. Používají se k přeměně elektrické energie, která pochází ze sítě, na mechanickou energii rotujícího hřídele. Nejčastěji se používají asynchronní AC měniče. V nich je rychlost otáčení rotoru a statoru různá. Mezi těmito aktivními prvky je vytvořena konstrukční vzduchová mezera.

Stator i rotor mají tuhé jádro z elektrooceli (kompozitního typu, vyrobené z desek), fungující jako magnetický obvod, a také vinutí, které zapadá do konstrukčních drážek jádra. Klíčovým kritériem pro klasifikaci těchto strojů je způsob organizace nebo uspořádání vinutí rotoru.

Motory v kleci nakrátko (SCR)

Zde se používá vinutí v podobě hliníkových, měděných nebo mosazných tyčí, které jsou zasunuty do drážek jádra a uzavřeny na obou stranách kotouči (kroužky). Typ spojení těchto prvků závisí na výkonu motoru: pro malé hodnoty se používá metoda společného lití kotoučů a tyčí a pro velké hodnoty samostatná výroba s následným svařováním k sobě. Statorové vinutí je připojeno pomocí trojúhelníkových nebo hvězdicových obvodů.

Třífázový asynchronní motor

Motory s vinutým rotorem

Třífázové vinutí rotoru je připojeno k síti pomocí sběracích kroužků na hlavním hřídeli a kartáčů. Za základ se považuje schéma „hvězda“. Níže uvedený obrázek ukazuje typickou konstrukci takového motoru.

Třífázový asynchronní motor s rotorem

Princip činnosti a otáčky asynchronních motorů

Zvažme tuto problematiku na příkladu ADKR, jako nejběžnějšího typu elektromotoru ve zdvihacích, přepravních a zpracovatelských zařízeních. Síťové napětí je přiváděno do statorového vinutí, jehož každá ze tří fází je geometricky posunuta o 120°. Po přivedení napětí vzniká magnetické pole, které indukcí vytváří emf a proud ve vinutí rotoru. Ten způsobuje elektromagnetické síly, které způsobují otáčení rotoru. Dalším důvodem, proč se to všechno děje, jmenovitě dochází k EMF, je rozdíl v rychlosti statoru a rotoru.

Jednou z klíčových charakteristik každého ADCR je rychlost otáčení, kterou lze vypočítat pomocí následujícího vztahu:

ČTĚTE VÍCE
Jaká by měla být hustota pěnového polystyrenu pro izolaci domu?

kde f je frekvence síťového napětí, Hz, p je počet pólových párů statoru.

Všechny technické vlastnosti jsou uvedeny na kovovém štítku připevněném k tělu. Pokud ale z nějakého důvodu chybí, pak je třeba počet otáček určit ručně pomocí nepřímých ukazatelů. Obvykle se používají tři hlavní metody:

  • Výpočet počtu cívek. Získaná hodnota je porovnána se současnými normami pro napětí 220 a 380V (viz tabulka níže),

Výpočet počtu cívek

  • Výpočet otáček s přihlédnutím k průměru stoupání vinutí. K určení se používá vzorec formuláře:

kde 2p je počet pólů, Z1 je počet štěrbin v jádru statoru, y je skutečné stoupání vinutí.

Standardní hodnoty rychlosti:

Standardní hodnoty rychlosti

  • Výpočet počtu pólů podél jádra statoru. Používají se matematické vzorce, které berou v úvahu geometrické parametry produktu:

2p = 0,35 Z1b/h nebo 2p = 0,5Di/h,

kde 2p je počet pólů, Z1 je počet štěrbin ve statoru, b je šířka zubu, cm, h je výška zadní části, cm, Di je vnitřní průměr tvořený zuby jádra, cm.

Poté je nutné na základě získaných dat a magnetické indukce určit počet otáček, který je porovnán s údaji z pasu motorů.

Způsoby změny otáček motoru

Nastavení otáček libovolného třífázového elektromotoru používaného ve zvedacích a přepravních strojích a zařízeních umožňuje přesně a plynule dosáhnout požadovaných provozních režimů, což například kvůli mechanickým převodovkám není vždy možné. V praxi se používá sedm hlavních metod korekce rychlosti otáčení, které jsou rozděleny do dvou klíčových oblastí:

  1. Změna rychlosti magnetického pole ve statoru. Dosahuje se regulací frekvence, přepínáním počtu pólových párů nebo korekcí napětí. Je třeba dodat, že tyto metody jsou použitelné pro elektromotory s rotorem nakrátko,
  2. Změna výše skluzu. Tento parametr lze upravit pomocí napájecího napětí, připojením dodatečného odporu k elektrickému obvodu rotoru, pomocí kaskády ventilů nebo duálního napájení. Používá se pro modely s vinutým rotorem.

Nejoblíbenějšími metodami jsou regulace napětí a frekvence (pomocí převodníků), jakož i změna počtu párů pólů (implementováno uspořádáním přídavného vinutí se spínacími schopnostmi).

Typické obvody regulátoru otáček

Na trhu je dnes široký výběr regulátorů a frekvenčních měničů pro asynchronní motory. Pro domácí potřeby zdvihacího nebo zpracovatelského zařízení je však docela možné vypočítat a sestavit domácí zařízení na mikroobvodu založeném na tyristorech nebo výkonných tranzistorech.

ČTĚTE VÍCE
Je možné zbavit vlastnictví pozemku?

Níže je uveden příklad obvodu poměrně výkonného regulátoru pro asynchronní motor. Díky tomu můžete dosáhnout plynulé kontroly jeho provozních parametrů, snížit spotřebu energie až o 50 % a snížit náklady na údržbu.

Schéma výkonného regulátoru pro asynchronní motor

Toto schéma je složité. Pro domácí potřeby to lze výrazně zjednodušit použitím triaku, například VT138-600, jako pracovního prvku. V tomto případě bude diagram vypadat takto:

Obvod regulátoru pro asynchronní motor s triakem

Otáčky motoru budou regulovány potenciometrem, který určuje fázi vstupního impulsu, který otevírá triak.

Jak lze usoudit z výše uvedených informací, na rychlosti asynchronního motoru závisí nejen jeho provozní parametry, ale také účinnost poháněného zdvihacího nebo zpracovatelského zařízení. Dnes si můžete v maloobchodním řetězci zakoupit širokou škálu regulátorů, ale můžete také provádět výpočty a sestavovat efektivní zařízení vlastníma rukama.

Významnou nevýhodou asynchronních elektromotorů je poměrně složitá regulace rychlosti jejich otáčení.

Možné způsoby regulace rychlosti otáčení asynchronních elektromotorů lze stanovit analýzou výrazu zapsaného vzhledem k rychlosti rotoru motoru: n2= 60f1(1 –s)/p. Analýza vzorce ukazuje, že rychlost otáčení asynchronního motoru lze změnit změnou prokluzu rotorus, počet párů pólůрmotoru nebo frekvencef1napájecí napětí.

Regulace rychlosti otáčení změnou skluzu je možná změnou napětí přiváděného do vinutí statoru nebo změnou aktivního odporu v obvodu rotoru.

Regulace rychlosti otáčení změnou aktivního odporuTo je možné pouze u asynchronních motorů s vinutým rotorem, do jehož vinutí (pomocí sběracích kroužků) je zapojen přídavný regulační odpor stejně jako při spouštění motoru. Rozběhový odpor však není vhodný pro regulaci otáček, protože není určen pro dlouhodobý provoz. Regulační odpor musí dlouhodobě odolávat proudům srovnatelným s rozběhovými.

S nárůstem aktivního odporu obvodu rotoru se zvyšuje hodnota kritického prokluzu rotoru motoru sкse zvyšuje v souladu s dříve uvedeným vzorcem.

Zahrnutím různých přídavných odporů můžete získat rodinu mechanických charakteristik motoru, přibližně stejnou, jako je znázorněno na Obr. 11, ze kterého vyplývá, že se zvýšením aktivního odporu v obvodu rotoru při konstantním zatěžovacím momentu na hřídeli elektromotoru se pracovní bod posouvá z jedné mechanické charakteristiky na druhou, odpovídající novému, zvýšenému odporu. Dochází ke zvýšení prokluzu rotoru a následně ke snížení otáček rotoru asynchronního motoru. Regulace touto metodou je možná v širokém rozsahu skluzů, avšak s poklesem frekvence se narušuje tuhost mechanických charakteristik a zvyšují se elektrické ztráty.

ČTĚTE VÍCE
Jaký je rozdíl mezi PVC linoleem a přírodním linoleem?

Regulace rychlosti otáčení změnou napájecího napětímožné díky tomu, že kritická hodnota okamžikuМк, a tedy i hodnotuМ(s) pro jakýkoli skluz je úměrná druhé mocnině napájecího napětíU1 2. Z křivek na obr. 12 je dobře patrné, že při konstantním zatěžovacím momentu na hřídeli elektromotoru se pracovní bod posouvá z jedné mechanické charakteristiky na druhou, což odpovídá novému, sníženému napětíU1. Dochází ke zvýšení prokluzu rotoru a následně ke snížení otáček rotoru asynchronního motoru. Regulace asynchronního motoru touto metodou je možná pouze v malém rozsahu skluzů, který je omezen kritickým momentem a prokluzem rotoru.

Je třeba poznamenat, že při poklesu napětí dochází k prudkému poklesu kritického točivého momentu motoru, úměrnému druhé mocnině napětí, a následně k prudkému poklesu přetížitelnosti motoru násobkem kritické hodnoty. kroutící moment, což omezuje rozsah použití popsané metody.

Krokové řízení rychlosti otáčení asynchronních elektromotorů s rotorem nakrátko, jak je naznačeno, je možnézměny v počtu pólových párůspínáním sekcí jeho vinutí, což se používá u víceotáčkových motorů. Podstatou metody je, že při konstantní frekvenci napětí napájecí sítě závisí rychlost otáčení asynchronního motoru na počtu pólových párů statorového vinutí. Pokud jsou tedy na statoru asynchronního motoru umístěny dvě nebo více samostatných vinutí s různým počtem pólových párů, pak při samostatném připojení každého z vinutí k síti je možné získat různé frekvence rotace magnetického pole. a tedy rotor. Bohužel tento ekonomický a relativně jednoduchý způsob neumožňuje plynulé nastavení otáček motoru. Průmysl ovládl výrobu řady elektromotorů, jejichž rychlost otáčení je regulována ve 2, 3 a 4 krocích bez ztráty výkonu. Je třeba také poznamenat, že konstrukce vícerychlostních elektromotorů je mnohem složitější než jednorychlostních, což vede k jejich zvýšení nákladů.

Rychlost otáčení asynchronního motoru lze také nastavit změna frekvence napájecího proudu, ale tato metoda se prakticky nepoužívá pro výkonné motory kvůli nedostatku jednoduchých a ekonomických zařízení, která regulují frekvenci proudu ve výkonných obvodech. Vývoj a průmyslový vývoj výkonných a levných řízených polovodičových součástek (diody, tyristory) zároveň umožňuje realizovat jednoduché a spolehlivé měniče frekvence a napětí malého a středního výkonu, pomocí kterých lze snadno regulovat rychlost otáčení asynchronních elektromotorů s rotorem nakrátko, což výrazně zjednodušuje pohon různých mechanismů a často eliminuje potřebu převodovek, převodovek a převodovek.