Metode de reglare a vitezei de rotație a unui motor asincron. Metode de reglare a vitezei de rotație a motoarelor asincrone. Controler de frecvență pentru un motor asincron

În multe cazuri, motoarele asincrone trifazate sunt utilizate pentru acționări care nu necesită controlul vitezei. Însă motoarele asincrone au avantaje valoroase: fiabilitate, cost redus, design simplu, eficiență ridicată și greutate relativ mică. Din aceste motive, este firesc să încercați să le aplicați și la unitățile de viteză variabilă.

Avem nevoie de informații mai precise despre rezultatul final dorit. marcă; Există mai multe moduri de a vă accelera motor trifazat. Un remediu mai puțin invaziv ar fi adăugarea unui variator de frecvență, numit uneori un convertor de viteză. Rețineți că pe măsură ce viteza crește, cuplul scade dacă depășiți turația nominală a motorului. Am fi bucuroși să vă ajutăm să determinați care dintre aceste abordări este cea mai bună pentru aplicația dvs. Dacă motorul dumneavoastră are un comutator centrifugal în circuitul de pornire, nu puteți crește mult viteza motorului.

Aceasta este o întrebare destul de generală.
Dacă aveți nevoie Informații suplimentare, Vă rugăm să ne sunați.

Această pompă va alimenta motorul hidraulic existent pentru a funcționa după cum este necesar.

Pentru a controla viteza motoarelor asincrone cu un rotor cu colivie, se folosește de obicei metoda de control al frecvenței, care este un control fluid al vitezei camp magnetic prin reglarea frecvenței curentului în înfășurările statorului și metoda de modificare a numărului de perechi de poli ale unui câmp magnetic rotativ, în care frecvența de rotație a câmpului magnetic se modifică brusc.

Problema va fi cu motorul electric care merge foarte jos la 300rpm? Chiar și altitudinea la care acționați motorul contează, deoarece aerul la altitudini mai mari este mai puțin dens și, prin urmare, nu oferă același efect de răcire. În zonele muntoase poate fi necesar să se reducă sarcina chiar și la turație maximă pentru a asigura o răcire suficientă a motorului. Specificul aplicației dvs. va necesita cel mai probabil utilizarea unui motor de înaltă eficiență și a unui ventilator cu viteză constantă. Costul unui ventilator auxiliar va depinde de dimensiunea cadrului motorului și poate necesita chiar ceva fabricație pentru a afla cum să-l monteze. Multumesc pentru orice sfat pe care mi-l puteti da!

Pentru a controla viteza de rotație a motoarelor asincrone cu un rotor de fază, se utilizează metoda de control reostatic, care este un control fără probleme al alunecării rotorului prin modificarea rezistenței active a înfășurărilor sale de fază.

Reglarea frecventei. Cea mai promițătoare metodă de control al vitezei motor de inducție este controlul frecvenței AC statorului motor. Viteza unghiulară a câmpului rotativ n = 2 f/r. Prin urmare, atunci când frecvența curentă f se modifică, viteza unghiulară a câmpului se modifică proporțional. Cu toate acestea, atunci când se efectuează controlul frecvenței curentului, trebuie să se țină seama de faptul că este necesar controlul simultan al tensiunii. Acest lucru se datorează faptului că, în conformitate cu expresia (14.10), FEM al fazei și, prin urmare, tensiunea de alimentare, sunt proporționale cu frecvența și debitul curentului. Deoarece fluxul trebuie să rămână același în toate modurile, tensiunea trebuie să fie (fără a lua în considerare căderile de tensiune din mașină) proporțională cu frecvența. În plus, acest lucru este necesar pentru ca atunci când turația motorului se modifică, cuplul acestuia să nu se schimbe.

multipunct motor monofazat nu este de fapt un motor cu mai multe viteze, este un motor cu mai multe tensiuni. Când folosiți robinete de înfășurare pentru a crește rezistența circuitului, motorul este slăbit și sarcina face ca motorul să încetinească. Scoateți sarcina și motorul va funcționa la aceeași viteză, indiferent de macaraua selectată. Dacă motorul este folosit ca motor de ventilator, se poate adăuga un reostat la linia de intrare prin adăugarea unei rezistențe externe și amortizarea motorului pentru a obține viteza dorită. Dacă preferați anumite viteze decât o gamă de viteze, puteți adăuga probe și măsuri de rezistență a aerului. Rețineți că, dacă volumul dvs. de lucru se schimbă, se va schimba și viteza dvs. Putem schimba polul motorului cu inducție trifazat?

Pentru a evalua natura dependenței cuplului de frecvența curentului în înfășurările statorului și de tensiunea de pe acesta, neglijăm în ecuația (14.28) rezistența activă a înfășurării statorului. g lși reactante inductiveîmprăștierea înfășurărilor statorului x pac 1 și rotor x ras 2 și folosiți expresia pentru frecvența de alunecare (14.13):

Mvr= = A,

Vă rog să-mi spuneți consecințele. Da, puteți reînfășura înfășurarea pentru a schimba polii magnetici, dar în acest sens va trebui să schimbați alte câteva caracteristici ale înfășurării. Pentru a crește numărul de poli, trebuie să modificați intervalul, dimensiunea firului și spirele pe bobină pentru a menține densitatea fluxului magnetic al fierului din spate și al dintelui la standarde normale. Menținând același număr de rotații, slăbiți motorul, reducându-i capacitatea de a produce cuplu. Motor de inducție cu rotor cu colivie creează un generator grozav atunci când trece peste viteza sa sincronă.

Unde DAR= const.

Prin urmare, la schimbarea frecvenței curentului, pentru a menține constant cuplul, este necesară modificarea proporțională a tensiunii pe stator; cu alte cuvinte, condiția pentru menținerea unui cuplu motor constant în timpul controlului frecvenței va fi U 1 /f= const. Dacă ajustați frecvența curentului și a tensiunii, respectând condiția specificată, atunci caracteristicile mecanice ale motorului vor rămâne rigide și moment maxim aproape independent de frecvență (descrește semnificativ doar relativ frecvente joase). În același timp, puterea se va schimba proporțional cu frecvența curentului, deoarece P 2 = M vr. De exemplu, atunci când frecvența curentului este redusă cu un factor de 2, puterea motorului de pe arbore este, de asemenea, redusă la jumătate.

Aceleași caracteristici care fac acest motor dezirabil față de alte tipuri de motoare fac ca generatorul de inducție să fie dezirabil față de alte tipuri de generatoare, și anume rezistența inerentă a designului cadrului veveriță și simplitatea sistemelor de control.

Un motor cu inducție devine un generator atunci când este conectat la rețea și apoi condus peste viteza sa sincronă de către un motor principal. Primul motor ar putea fi o turbină, un motor, o moară de vânt sau orice altceva capabil să furnizeze cuplul și viteza necesare pentru a conduce motorul într-o stare de supraviteză.

Reglarea prin modificarea numărului de perechi de poli. O modificare treptată a vitezei unghiulare a unui motor cu inducție pe o gamă largă este fezabilă cu costul complicării și creșterii costului proiectării unui motor cu inducție - aceasta este reglementarea prin comutarea numărului de perechi de poli ale motorului.

La o frecvență constantă a rețelei, viteza unghiulară a unui câmp rotativ depinde doar de numărul de perechi de poli ale acestui câmp, determinat de înfășurarea statorului. Dacă două înfășurări separate sunt plasate pe stator - una formând R abur, iar celălalt, formându-se R" perechi de poli, apoi, prin includerea primei sau a doua înfășurări în rețea, vom obține frecvența de rotație a câmpului:

Performanța ca generator va fi ușor diferită de cea folosită ca motor. Diferențele pot fi atât de mici încât nu pot fi detectate prin metode convenționale de măsurare pe câmp. Principalul avantaj al generatorului de inducție este reglarea frecvenței. Viteza trebuie controlată generator sincron astfel încât frecvența sa să nu se abate de la frecvența liniară. Frecvența de ieșire și volți sunt controlate de sistemul de alimentare din generatoarele cu inducție și sunt independente de schimbările de viteză.

N 1 \u003d 60f / p sau n" 1 = 60f/p", Prin urmare,

n1/p" 1 =p"/p,

turațiile rotorului motorului vor varia și ele în consecință. În acest caz, înfășurarea rotorului motorului trebuie făcută ca o roată de veveriță.

Numărul de poli ai înfășurărilor statorului în acest caz nu are legătură între ele și poate fi ales oricare, în funcție de condițiile de funcționare ale motorului. Reglarea în sine este redusă la o schimbare bruscă a frecvenței de rotație a câmpului motor. Dar turația rotorului nu se poate schimba brusc din cauza inerției întregului sistem de antrenare electrică. Abia după comutare începe modificarea corespunzătoare a turației rotorului.

Efectul de autoreglare minimizează complexitatea sistemului de control. Regulatoarele generatoarelor cu inducție sunt foarte asemănătoare cu cele utilizate pentru un motor cu inducție, cu câteva excepții. În cazul unei pierderi de sarcină electrică, cuplul motorului primar va accelera rapid sistemul la viteze potențial periculoase. Pentru a preveni viteze periculoase, este necesară o frână, un regulator sau o accelerație. Întrerupător electric trebuie echipat pentru a limita curentul scurt circuit. În cazul unei defecțiuni de scurtcircuit în sistemul de alimentare, generatorul furnizează un curent de defect. De obicei siguranțe limitatoare de curent. Cuplul motorului principal trebuie limitat pentru a preveni supraîncărcarea generatorului. Acest control poate fi legat de proiectarea motorului principal sau poate fi bazat pe semnalele de feedback de la ieșirea generatorului. Într-un caz extrem, motorul principal poate împinge cuplul generatorului, provocând o viteză de scăpare. În unele cazuri, viteza motorului principal poate scădea sub viteza sincronă a generatorului. Dacă se întâmplă acest lucru, generatorul va fi condus pentru a opera sistemul. Dacă un astfel de răspuns este nedorit, atunci alimentarea poate fi întreruptă cu un releu de inversare a puterii sau poate fi folosit un ambreiaj de suprasarcină pentru a permite motorului să funcționeze fără sarcină. Sistemul trebuie să fie echipat cu un limitator de viteză. . Un generator de inducție poate fi folosit ca motor pentru a accelera sistemul până la viteza de funcționare, sau un motor primar poate fi folosit pentru a furniza accelerație.

Pentru a arăta mai clar acest proces tranzitoriu, construim două caracteristici mecanice mașină asincronă cu un număr variabil de perechi de poli: o caracteristică corespunzătoare R perechi de stâlpi, iar al doilea p" = 1p perechi de poli (respectiv, Fig. 14.31, Ași b). Să presupunem că momentul pe arborele motorului rămâne constant atunci când viteza câmpului se modifică. Cu o creștere a acestuia din urmă, adică cu trecerea de la R" la R perechi de poli, motorul se găsește mai întâi în condiții aproape de pornire și are loc o creștere a curentului.

În acest din urmă caz, nu este necesar să se ia în considerare momentul pornirii și curentul în proiectarea mașinii. Acest lucru permite proiectantului să obțină performanțe maxime la sarcină maximă. Generatorul de inducție este din ce în ce mai folosit ca mijloc de recuperare a energiei care altfel ar fi irosită. Puterea generată poate fi consumată la fața locului sau vândută către sistemul de utilități care alimentează șantierul. Pentru a transforma această energie în energie electrica se folosesc generatoare eoliene și de apă.

Câteva aplicații tipice ale generatoarelor de inducție. În cazul unei defecțiuni a aburului, generatorul poate fi folosit ca motor pentru a antrena pompa. În plus, pompa va preveni depășirea vitezei sistemului în cazul pierderii sarcinii electrice. Compania de apă consideră că poate cumpăra energie electrică la prețuri mici în timpul nopții și poate vinde energie electrică la un preț ridicat în perioada de vârf în timpul zilei. El construiește rezervoare de stocare joase și înalte și instalează mai multe pompe. Noaptea pompează apă din piscina joasă în piscina înaltă, cumpărând energie electrică de la utilitate. În perioadele de vârf, apa curge înapoi prin pompe, acționând motoarele ca generatoare. Energia este vândută către utilități. Acest circuit este atât de simplu încât poate fi controlat de la distanță. Vântul bate constant între deșert și munții din California. Un bărbat întreprinzător a creat mai multe turnuri cu mori de vânt care controlează generatoarele de inducție prin cutii de viteze. Energia este generată proporțional cu viteza vântului și vândută unei companii locale. Trebuie evitată utilizarea fără discernământ a motoarelor cu inducție ca generatoare. Este posibil ca un anumit motor să nu funcționeze bine ca generator din cauza saturației magnetice interne. Stresul intern ca generator poate fi mai mare decât ca motor cu aceeași tensiune la borne. Densitățile magnetice dintr-o mașină sunt determinate de tensiunea din întrefierul echivalent. S-a terminat tensiune înaltăîn spațiul de aer poate duce la saturarea excesivă a mașinii, precum și la pierderi mari de miez și la creșterea curenților de magnetizare. Se poate presupune că mașina se poate supraîncălzi la sarcină foarte mică. Dacă un motor cu inducție este folosit ca generator, această informație trebuie să fie cunoscută de proiectant, astfel încât acesta să poată face rezerve corespunzătoare în densitățile magnetice. Motoarele cu inducție sunt de obicei evaluate la 460 de volți pentru a fi utilizate pe un sistem de 480 de volți. Generatoarele cu inducție trebuie să fie evaluate pentru tensiunea nominală a sistemului sau puțin mai mare, nu mai mică, deoarece generatorul este acum sursa de energie și nu sarcina sistemului de alimentare. Condensatorii de corecție a factorului de putere pot fi utilizați pentru a corecta factorul de putere al unui generator în același mod ca și pentru un motor cu inducție. Cu toate acestea, dacă există posibilitatea ca generatorul să depășească viteza, indiferent dacă este conectat la sistemul de alimentare sau nu, condensatorii trebuie conectați la sistem printr-un întrerupător separat, astfel încât atunci când întrerupătorul generatorului este deschis, condensatorii să nu fie conectat la generator. În condiții de supraviteză, condensatorii pot supraîncărca generatorul și pot provoca o tensiune înaltă necontrolată. Aceste tensiuni pot distruge sistemele de izolație a generatorului și pot fi, de asemenea, periculoase pentru alte echipamente și personal. Fabrica de hârtie are un stoc semnificativ de combustibil disponibil în scoarță și fier vechi. . Generatoarele de inducție sunt proiectate pentru aplicații specifice și nu pentru uz general.

Dar când te muți de la R la R", adică, cu o scădere a frecvenței de rotație a câmpului, mașina se găsește mai întâi în condițiile unui mod de generator și funcționează, dând energie rețelei.

Acest mod este uneori folosit pentru frânarea rapidă și economică a unității.

Două înfășurări separate sunt furnizate statoarelor numai pentru motoarele de putere mică; pentru motoarele de mare putere, este mai oportun să comutați bobinele aceleiași înfășurări pentru a obține un număr diferit de perechi de poli. Pe fig. 14.32 arată circuitul de comutare înfăşurare trifazată de la doi la patru poli. Comutarea înfășurării într-un alt raport decât 1:2 necesită o schimbare mai complexă a circuitului și este mai puțin obișnuită.

Vă rugăm să contactați distribuitorul local sau reprezentantul de vânzări pentru a trimite o solicitare tehnică. Doar cei care cunosc diferențele pot alege deja metoda de control potrivită atunci când proiectează o unitate – și astfel să mențină costurile cât mai mici posibil.

La proiectarea unui sistem de antrenare electric, este esențial să se determine cerințele de precizie pentru controlul aplicației. Dacă cerințele sunt transparente și specificate, sistemul de acționare poate fi compilat și ajustat cu componentele necesare. Scopul principal este de a selecta componentele potrivite cu cerințe specifice de calitate a controlului într-un mod optimizat din punct de vedere al costurilor - aceasta este singura modalitate de a evita cheltuielile generale inutile dacă, de exemplu, cerințele au fost evaluate prea ridicate sau prea scăzute.

În cele mai multe cazuri, statorul unei mașini asincrone este furnizat cu două înfășurări independente, fiecare dintre acestea fiind comutată într-un raport de 1: 2 sau altfel. Astfel, motorul are patru trepte de turație, de exemplu 3000, > 1500, 1000 și 500 rpm.

Reglarea reostatică. În motoarele asincrone trifazate cu rotor de fază, se utilizează o metodă reostatică de control al vitezei rotorului. Acest lucru se realizează prin introducerea unui reostat trifazat reglabil în circuitul înfășurărilor de fază ale rotorului, ca la pornirea motorului (Fig. 14.24). Dar acest reostat trebuie proiectat pentru o sarcină pe termen lung de către curentul rotorului și nu pentru o sarcină pe termen scurt, cum ar fi un reostat de pornire. O creștere a rezistenței active a circuitului rotorului modifică caracteristica M(s) - o face mai moale (vezi fig. 14.25). Dacă, la un cuplu constant pe arborele motorului, rezistența activă a circuitului rotor este crescută prin creșterea treptată a rezistenței reostatului (r p1< rp2< r р3), то рабочая точка будет смещаться с одной кривой Domnișoară) la următoarea, corespunzătoare rezistenței crescute a circuitului rotor (Fig. 14.25, puncte 1-4), conform căruia alunecarea va crește și, în consecință, turația motorului va scădea.

În acest fel, este posibilă modificarea turației rotorului în intervalul de la nominal la oprire. Dar cu această metodă de reglare, pierderile de energie relativ mari sunt inevitabile (vezi § 14.11). Puterea câmpului rotativ R vr, p fără a ține cont de pierderile de energie din miezul statorului, ea constă (vezi Fig. 14.20) din pierderile de putere în conductoarele înfășurării rotorului (vezi circuitul echivalent din Fig. 14.19);

R pr2 \u003d r "in2 (I" 2) 2

și putere mecanică

P blana \u003d r "în 2 (I" 2) 2.

Atitudine

R pr 2 / R mech \u003d s / (l -s) \u003d (n 1 - n)/n

arată că împărțirea puterii mecanice scade direct proporțional cu scăderea turației rotorului, în același timp, proporția pierderilor de putere în rezistența activă a circuitului rotor crește în mod corespunzător. Prin urmare, pentru a reduce turația motorului, de exemplu, cu 25%, este necesar să se includă un reostat în circuitul rotorului cu o astfel de rezistență activă, în care un sfert din energia câmpului magnetic rotativ va fi convertită inutil în căldură. Dezavantajul unei astfel de reglementări poate fi și faptul că includerea unui reostat în circuitul rotorului face ca caracteristica mecanica motorul este mai moale, prin urmare, reduce stabilitatea vitezei sale. Când reostatul este pornit, mici modificări ale sarcinii pe arbore provoacă modificări semnificative ale turației motorului.

Există poziții în instalațiile electrice când nu te poți descurca fără un motor de curent continuu. Este acest motor electric care poate fi reglat în funcție de viteza de rotație a rotorului, care este necesară în instalațiile electrice. Adevărat, are o mulțime de neajunsuri, iar una dintre ele este uzura rapidă a periilor dacă acestea au fost instalate cu o curbură, iar durata lor de viață este destul de scăzută. Când este uzat, apar scântei, astfel încât un astfel de motor nu poate fi folosit în încăperi explozive și cu praf. Plus un motor electric curent continuu costa scump. Pentru a schimba această situație, utilizați un motor asincron și un controler de frecvență pentru un motor asincron.

În aproape toate privințele, motoarele electrice care funcționează pe curent alternativ sunt superioare analogilor pe curent continuu. În primul rând, sunt mai fiabile. În al doilea rând, au dimensiuni și greutate mai mici. În al treilea rând, prețul este mai mic. În al patrulea rând, sunt mai ușor de utilizat și conectat.

Dar au un dezavantaj - acesta este complexitatea reglării vitezei. În acest caz, metodele standard de control al frecvenței motoarelor asincrone nu vor funcționa aici, și anume schimbarea tensiunii, setarea rezistenței și așa mai departe. Controlul frecvenței unui motor electric asincron a fost problema numărul unu. Deși baza teoretică este cunoscută încă din anii treizeci ai secolului trecut. Totul s-a rezumat la cost. convertor de frecvență. Totul s-a schimbat când au fost inventate microcircuite, cu ajutorul cărora, prin tranzistori, a devenit posibilă asamblarea unui convertor de frecvență cu un cost minim.

Principiul de reglementare

Deci, modul de a controla viteza unui motor cu inducție se bazează pe o singură formulă. Iată-o mai jos.

ω=2πf/p, unde

ω este viteza unghiulară de rotație a statorului;
f este frecvența tensiunii de intrare;
p este numărul de perechi de poli.

Adică, se dovedește că este posibil să se schimbe viteza de rotație a motorului electric doar prin schimbarea frecvenței tensiunii. Ce oferă în practică? Prima este funcționarea lină a motorului, în special la pornirea echipamentului, când motorul însuși funcționează la cele mai mari sarcini. Al doilea este alunecarea crescută. Din această cauză, eficiența crește, iar pierderea caracteristicilor de putere scade.

Structura regulatorului de frecvență

Toate convertoarele de frecvență moderne sunt construite pe principiul așa-numitei conversii duble. Acesta este, curent alternativ este convertit în DC printr-un redresor și un filtru necontrolat. În plus, printr-un invertor de impulsuri (este trifazat), are loc conversia inversă a curentului continuu în curent alternativ. Invertorul în sine este format din șase întrerupătoare de alimentare (tranzistor). Deci, fiecare înfășurare a motorului electric este conectată la anumite chei redresoare (pozitive sau negative). Este invertorul care modifică frecvența tensiunii care este aplicată înfășurărilor statorului. De fapt, prin ea are loc reglarea frecvenței motorului electric.

În acest dispozitiv, tranzistoarele de putere sunt instalate la ieșire. Acţionează ca chei. Dacă le comparăm cu tiristoare, trebuie remarcat faptul că primele generează un semnal sub formă de sinusoid. Această formă este cea care creează o distorsiune minimă.

Acum chiar principiul de funcționare al convertizorului de frecvență. Pentru a înțelege acest lucru, vă propunem să dezasamblați figura de mai jos.

Deci, să trecem prin imagine, unde

„B” este un redresor de putere de tip diodă necontrolat.
„AIN” este un invertor autonom.
"SUI PWM" - un sistem de control al lățimii pulsului.
"SAR" - sistem de control automat.
"Sv" - condensator de filtru.
"Lv" - accelerație.

Diagrama arată foarte clar că invertorul reglează frecvența tensiunii datorită sistemului de control al lățimii impulsului (este de înaltă frecvență). Această parte a regulatorului este responsabilă pentru conectarea înfășurărilor statorului ale motorului electric alternativ la polul pozitiv al redresorului, apoi la cel negativ. Frecvența conexiunii la poli are loc de-a lungul unei curbe sinusoidale. În acest caz, frecvența pulsului este determinată exact de frecvența PWM. Așa funcționează reglarea frecvenței.