ในหลายกรณี มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟสใช้สำหรับไดรฟ์ที่ไม่ต้องการการควบคุมความเร็ว แต่มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสมีข้อดีที่มีคุณค่า: ความน่าเชื่อถือ ต้นทุนต่ำ การออกแบบที่เรียบง่าย ประสิทธิภาพสูง และน้ำหนักที่ค่อนข้างต่ำ ด้วยเหตุผลเหล่านี้ จึงเป็นเรื่องปกติที่จะลองนำไปใช้กับไดรฟ์แบบปรับความเร็วได้ด้วยเช่นกัน

ในการควบคุมความเร็วของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสด้วยโรเตอร์กรงกระรอกมักใช้วิธีควบคุมความถี่ซึ่งเป็นการควบคุมความเร็วที่ราบรื่น สนามแม่เหล็กโดยการควบคุมความถี่ของกระแสในขดลวดสเตเตอร์และวิธีการเปลี่ยนจำนวนคู่ของขั้วของสนามแม่เหล็กหมุนซึ่งความถี่ของการหมุนของสนามแม่เหล็กจะเปลี่ยนไปอย่างกะทันหัน

ในการควบคุมความเร็วของการหมุนของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสด้วยโรเตอร์แบบเฟส จะใช้วิธีการควบคุมแบบรีโอสแตติก ซึ่งเป็นการควบคุมที่ราบรื่นของการลื่นของโรเตอร์โดยการเปลี่ยนความต้านทานเชิงแอ็คทีฟของขดลวดเฟส

การควบคุมความถี่ วิธีการควบคุมความเร็วที่มีแนวโน้มมากที่สุด มอเตอร์เหนี่ยวนำเป็น สเตเตอร์ควบคุมความถี่กระแสสลับเครื่องยนต์. ความเร็วเชิงมุมของสนามหมุน n = 2 f/r ดังนั้น เมื่อความถี่ปัจจุบัน f เปลี่ยนแปลง ความเร็วเชิงมุมของสนามจะเปลี่ยนตามสัดส่วน อย่างไรก็ตาม เมื่อทำการควบคุมความถี่ของกระแสไฟ จะต้องคำนึงว่าจำเป็นต้องมีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าพร้อมกัน นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่า EMF ของเฟสเป็นไปตามนิพจน์ (14.10) และด้วยเหตุนี้แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายจึงเป็นสัดส่วนกับความถี่และกระแสปัจจุบัน เนื่องจากฟลักซ์ต้องเท่าเดิมในทุกโหมด แรงดันไฟต้องเป็น (โดยไม่คำนึงถึงแรงดันตกคร่อมในเครื่อง) ตามสัดส่วนกับความถี่ นอกจากนี้ นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อที่ว่าเมื่อความเร็วของเครื่องยนต์เปลี่ยนแปลง แรงบิดของเครื่องยนต์จะไม่เปลี่ยนแปลง

ในการประเมินลักษณะการพึ่งพาของแรงบิดต่อความถี่ของกระแสในขดลวดสเตเตอร์และแรงดันบนนั้นเราละเลยในสมการ (14.28) ความต้านทานเชิงแอคทีฟของขดลวดสเตเตอร์ g lและ ปฏิกิริยาอุปนัยการกระเจิงของขดลวดสเตเตอร์ x pac 1 และโรเตอร์ x ras 2 และใช้นิพจน์สำหรับความถี่สลิป (14.13):

Mvr= = เอ,

ที่ไหน แต่= คอนสตรัค

ดังนั้นเมื่อเปลี่ยนความถี่ของกระแสเพื่อรักษาแรงบิดให้คงที่จึงจำเป็นต้องเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าบนสเตเตอร์ตามสัดส่วน กล่าวอีกนัยหนึ่งเงื่อนไขในการรักษาแรงบิดของมอเตอร์ให้คงที่ระหว่างการควบคุมความถี่จะเป็น U 1 /f= คอนสตรัค หากคุณปรับความถี่ของกระแสและแรงดันโดยปฏิบัติตามเงื่อนไขที่กำหนดแล้วลักษณะทางกลของมอเตอร์จะยังคงแข็งแกร่งและ ช่วงเวลาสูงสุดแทบไม่ขึ้นกับความถี่ (ลดลงอย่างมากเมื่อเทียบเท่านั้น ความถี่ต่ำ). ในเวลาเดียวกันกำลังจะเปลี่ยนตามสัดส่วนความถี่ของกระแสตั้งแต่ ป 2 =เอ็ม วีอาร์ ตัวอย่างเช่น เมื่อความถี่ปัจจุบันลดลง 2 เท่า กำลังมอเตอร์บนเพลาก็ลดลงครึ่งหนึ่งด้วย

ระเบียบโดยการเปลี่ยนจำนวนเสาคู่ การเปลี่ยนแปลงความเร็วเชิงมุมของมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบเป็นขั้นเป็นตอนในช่วงกว้างนั้นเป็นไปได้ด้วยต้นทุนที่ทำให้ซับซ้อนและเพิ่มต้นทุนของการออกแบบมอเตอร์เหนี่ยวนำ นี่คือการควบคุมโดยการเปลี่ยนจำนวนคู่ของขั้วของมอเตอร์

ที่ความถี่เครือข่ายคงที่ ความเร็วเชิงมุมของสนามหมุนจะขึ้นอยู่กับจำนวนขั้วคู่ของสนามนี้เท่านั้น ซึ่งกำหนดโดยขดลวดสเตเตอร์ หากวางขดลวดสองอันแยกกันบนสเตเตอร์ - หนึ่งอันขึ้นรูป Rไอน้ำและอื่น ๆ ก่อตัวขึ้น อาร์"เสาคู่ เมื่อรวมขดลวดที่หนึ่งหรือสองในเครือข่าย เราจะได้ความถี่การหมุนของสนาม:

N 1 \u003d 60f / p หรือ น" 1 = 60f/p",เพราะเหตุนี้,

n1/p" 1 =p"/p,

ความเร็วของโรเตอร์ของเครื่องยนต์ก็จะแตกต่างกันไปตามไปด้วย ในกรณีนี้ การหมุนของโรเตอร์มอเตอร์ต้องทำเหมือนล้อกระรอก

จำนวนขั้วของขดลวดสเตเตอร์ในกรณีนี้ไม่เกี่ยวข้องกันและสามารถเลือกได้ขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานของเครื่องยนต์ กฎระเบียบนั้นลดลงจนถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในความถี่ของการหมุนของสนามมอเตอร์ แต่ความเร็วของโรเตอร์ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันเนื่องจากความเฉื่อยของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าทั้งหมด หลังจากเปลี่ยนแล้วการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันในความเร็วของโรเตอร์จะเริ่มขึ้น

เพื่อแสดงกระบวนการชั่วคราวนี้ให้ชัดเจนยิ่งขึ้น เราจึงสร้างลักษณะทางกลสองแบบ เครื่องอะซิงโครนัสด้วยจำนวนตัวแปรของขั้วคู่: หนึ่งลักษณะที่สอดคล้องกับ Rเสาคู่และเสาที่สอง พี" = 1pเสาคู่ (ตามลำดับ รูปที่ 14.31, เอและ ข)ให้เราสมมติว่าโมเมนต์บนเพลามอเตอร์ยังคงที่เมื่อความเร็วของสนามเปลี่ยนแปลง ด้วยการเพิ่มขึ้นในระยะหลัง กล่าวคือ ด้วยการเปลี่ยนจาก อาร์"ถึง Rขั้วคู่ ขั้นแรกมอเตอร์จะพบว่าตัวเองอยู่ในสภาวะที่ใกล้จะสตาร์ท และเกิดกระแสไฟกระชากขึ้น

แต่เมื่อย้ายจาก Rถึง อาร์"นั่นคือเมื่อความถี่การหมุนของสนามลดลงเครื่องจะพบว่าตัวเองอยู่ในสภาวะของโหมดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและทำงานเป็นอันดับแรกโดยให้พลังงานแก่เครือข่าย

บางครั้งโหมดนี้ใช้เพื่อเบรกไดรฟ์อย่างรวดเร็วและประหยัด

ขดลวดสองอันแยกจากกันจะจ่ายให้กับสเตเตอร์สำหรับมอเตอร์ที่ใช้พลังงานต่ำเท่านั้น สำหรับมอเตอร์กำลังสูง ควรเปลี่ยนคอยล์ของขดลวดเดียวกันเพื่อให้ได้จำนวนขั้วคู่ที่ต่างกัน ในรูป 14.32 แสดงวงจรสวิตชิ่ง ขดลวดสามเฟสจากสองถึงสี่เสา การสลับขดลวดในอัตราส่วนอื่นที่ไม่ใช่ 1:2 จำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงวงจรที่ซับซ้อนมากขึ้นและเป็นเรื่องปกติน้อยกว่า

ในกรณีส่วนใหญ่ สเตเตอร์ของเครื่องอะซิงโครนัสจะมาพร้อมกับขดลวดอิสระสองอัน ซึ่งแต่ละอันจะถูกสลับในอัตราส่วน 1: 2 หรืออย่างอื่น ดังนั้นเครื่องยนต์จึงมีสี่ระดับความเร็ว เช่น 3000, > 1500, 1,000 และ 500 รอบต่อนาที

ระเบียบไม่คงที่. ในมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสสามเฟสที่มีเฟสโรเตอร์ จะใช้วิธีการควบคุมความเร็วของโรเตอร์แบบรีโอสแตติก สิ่งนี้ทำได้โดยการแนะนำรีโอสแตตสามเฟสที่ปรับได้เข้ากับวงจรของขดลวดเฟสของโรเตอร์ เหมือนกับตอนสตาร์ทเครื่องยนต์ (รูปที่ 14.24) แต่รีโอสแตตนี้ต้องได้รับการออกแบบสำหรับการโหลดระยะยาวโดยกระแสของโรเตอร์ ไม่ใช่สำหรับการโหลดระยะสั้น เช่น รีโอสแตตสตาร์ท การเพิ่มขึ้นของความต้านทานเชิงแอคทีฟของวงจรโรเตอร์จะเปลี่ยนลักษณะเฉพาะ เอ็ม(s) - ทำให้นุ่มขึ้น (ดูรูปที่ 14.25) หากที่แรงบิดคงที่บนเพลามอเตอร์ความต้านทานเชิงแอคทีฟของวงจรโรเตอร์จะเพิ่มขึ้นโดยค่อยๆ เพิ่มความต้านทานของลิโน่ (r p1< rp2< r р3), то рабочая точка будет смещаться с одной кривой นางสาว)ถัดไปซึ่งสอดคล้องกับความต้านทานที่เพิ่มขึ้นของวงจรโรเตอร์ (รูปที่ 14.25 คะแนน 1-4), ตามที่สลิปจะเพิ่มขึ้นและด้วยเหตุนี้ความเร็วของเครื่องยนต์จะลดลง

ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถเปลี่ยนความเร็วของโรเตอร์ในช่วงจากค่าปกติไปเป็นการหยุดเต็มที่ได้ แต่ด้วยวิธีการควบคุมนี้ การสูญเสียพลังงานที่ค่อนข้างมากย่อมหลีกเลี่ยงไม่ได้ (ดู § 14.11) กำลังหมุนสนาม R vr, pโดยไม่คำนึงถึงการสูญเสียพลังงานในแกนสเตเตอร์ประกอบด้วย (ดูรูปที่ 14.20) ของการสูญเสียพลังงานในตัวนำของขดลวดโรเตอร์ (ดูวงจรเทียบเท่าในรูปที่ 14.19)

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

และ พลังงานกล

P fur \u003d r "ใน 2 (I" 2) 2

ทัศนคติ

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

แสดงให้เห็นว่าการแบ่งกำลังกลลดลงในสัดส่วนโดยตรงกับการลดความเร็วของโรเตอร์ ในขณะเดียวกัน สัดส่วนของการสูญเสียพลังงานในความต้านทานเชิงแอคทีฟของวงจรโรเตอร์จะเพิ่มขึ้นตามลำดับ ดังนั้น เพื่อลดความเร็วของเครื่องยนต์ ตัวอย่างเช่น 25% จำเป็นต้องรวมลิโน่ในวงจรโรเตอร์ด้วยความต้านทานแบบแอคทีฟ ซึ่งหนึ่งในสี่ของพลังงานของสนามแม่เหล็กหมุนจะถูกแปลงเป็นความร้อนอย่างไร้ประโยชน์ ข้อเสียของระเบียบดังกล่าวอาจเป็นความจริงที่ว่าการรวมตัวปรับอุณหภูมิในวงจรโรเตอร์ทำให้ ลักษณะทางกลเครื่องยนต์มีความนุ่มนวลจึงลดความเสถียรของความเร็วลง เมื่อรีโอสแตทเปิดอยู่ การเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ของโหลดบนเพลาจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในความเร็วของเครื่องยนต์

มีตำแหน่งในการติดตั้งระบบไฟฟ้าเมื่อคุณไม่สามารถทำได้โดยไม่ต้องใช้มอเตอร์กระแสตรง เป็นมอเตอร์ไฟฟ้าที่สามารถปรับได้ตามความเร็วรอบการหมุนของโรเตอร์ซึ่งจำเป็นในการติดตั้งระบบไฟฟ้า จริงอยู่มีข้อบกพร่องมากมายและหนึ่งในนั้นคือการสึกหรออย่างรวดเร็วของแปรงหากติดตั้งด้วยความโค้งและอายุการใช้งานค่อนข้างต่ำ เมื่อสึกหรอจะเกิดประกายไฟ ดังนั้นเครื่องยนต์ดังกล่าวจึงไม่สามารถใช้ได้ในห้องที่ระเบิดและมีฝุ่นมาก แถมมอเตอร์ไฟฟ้า กระแสตรงมันมีราคาแพง ในการเปลี่ยนแปลงสถานการณ์นี้ ให้ใช้มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสและตัวควบคุมความถี่สำหรับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส

ในเกือบทุกประการ มอเตอร์ไฟฟ้าที่ทำงานด้วยกระแสสลับนั้นเหนือกว่าแอนะล็อกที่ใช้กระแสตรง ประการแรกพวกเขามีความน่าเชื่อถือมากขึ้น ประการที่สอง มีขนาดและน้ำหนักที่เล็กกว่า ประการที่สามราคาต่ำกว่า ประการที่สี่ ใช้งานและเชื่อมต่อได้ง่ายขึ้น

แต่มีข้อเสียเปรียบอยู่อย่างหนึ่ง นั่นคือความซับซ้อนของการควบคุมความเร็ว ในกรณีนี้ วิธีมาตรฐานในการควบคุมความถี่ของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสจะไม่ทำงาน กล่าวคือ การเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า การตั้งค่าความต้านทาน และอื่นๆ การควบคุมความถี่ของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสเป็นปัญหาอันดับหนึ่ง แม้ว่าพื้นฐานทางทฤษฎีจะเป็นที่รู้จักตั้งแต่ช่วงทศวรรษที่ 30 ของศตวรรษที่ผ่านมา ทั้งหมดนี้ทำให้ต้นทุนลดลง ตัวแปลงความถี่. ทุกอย่างเปลี่ยนไปเมื่อมีการประดิษฐ์ไมโครวงจรด้วยความช่วยเหลือของทรานซิสเตอร์จึงเป็นไปได้ที่จะประกอบเครื่องแปลงความถี่ด้วยต้นทุนขั้นต่ำ

หลักการกำกับดูแล

ดังนั้น วิธีการควบคุมความเร็วของมอเตอร์เหนี่ยวนำจึงใช้สูตรเดียว ที่นี่เธออยู่ด้านล่าง

ω=2πf/p โดยที่

• ω คือความเร็วเชิงมุมของการหมุนของสเตเตอร์
• f คือความถี่ของแรงดันไฟฟ้าขาเข้า
• p คือจำนวนคู่ขั้ว

นั่นคือปรากฎว่าสามารถเปลี่ยนความเร็วการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้าได้โดยการเปลี่ยนความถี่แรงดันไฟฟ้าเท่านั้น มันให้อะไรในทางปฏิบัติ? อย่างแรกคือการทำงานที่ราบรื่นของมอเตอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสตาร์ทอุปกรณ์ เมื่อเครื่องยนต์ทำงานภายใต้ภาระสูงสุด ที่สองคือเพิ่มขึ้นสลิป ด้วยเหตุนี้ประสิทธิภาพจึงเพิ่มขึ้นและการสูญเสียลักษณะพลังงานลดลง

โครงสร้างของตัวควบคุมความถี่

ตัวแปลงความถี่ที่ทันสมัยทั้งหมดสร้างขึ้นบนหลักการของการแปลงสองครั้งที่เรียกว่า นั่นคือ, กระแสสลับจะถูกแปลงเป็น DC ผ่านวงจรเรียงกระแสและตัวกรองที่ไม่มีการควบคุม นอกจากนี้ผ่านพัลส์อินเวอร์เตอร์ (เป็นสามเฟส) การแปลงย้อนกลับของกระแสตรงเป็นกระแสสลับจะเกิดขึ้น อินเวอร์เตอร์ประกอบด้วยสวิตช์ไฟ 6 ตัว (ทรานซิสเตอร์) ดังนั้นการหมุนของเครื่องยนต์ไฟฟ้าแต่ละครั้งจึงเชื่อมต่อกับปุ่มปรับกระแสไฟ (บวกหรือลบ) เป็นอินเวอร์เตอร์ที่เปลี่ยนความถี่ของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขดลวดสเตเตอร์ อันที่จริงแล้วการควบคุมความถี่ของมอเตอร์ไฟฟ้าเกิดขึ้นโดยผ่านมัน

ในอุปกรณ์นี้ มีการติดตั้งทรานซิสเตอร์กำลังที่เอาต์พุต พวกเขาทำหน้าที่เป็นกุญแจ หากเราเปรียบเทียบกับไทริสเตอร์ก็ควรสังเกตว่าอดีตสร้างสัญญาณในรูปแบบของไซนัส เป็นรูปแบบที่สร้างความผิดเพี้ยนน้อยที่สุด

ตอนนี้หลักการทำงานของเครื่องแปลงความถี่ เพื่อให้เข้าใจถึงสิ่งนี้ เราขอเสนอให้ถอดแยกชิ้นส่วนจากรูปด้านล่าง

มาดูภาพกันเลยดีกว่าว่าที่ไหน

• "B" เป็นเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าชนิดไดโอดที่ไม่สามารถควบคุมได้
• "AIN" เป็นอินเวอร์เตอร์อัตโนมัติ
• "SUI PWM" - ระบบควบคุมความกว้างพัลส์
• "SAR" - ระบบควบคุมอัตโนมัติ
• "Sv" - ตัวเก็บประจุกรอง
• "Lv" - คันเร่ง

แผนภาพแสดงให้เห็นชัดเจนว่าอินเวอร์เตอร์ควบคุมความถี่แรงดันไฟฟ้าเนื่องจากระบบควบคุมความกว้างพัลส์ (เป็นความถี่สูง) เป็นส่วนควบคุมนี้ที่รับผิดชอบในการเชื่อมต่อขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าสลับกับขั้วบวกของวงจรเรียงกระแสจากนั้นไปที่ขั้วลบ ความถี่ของการเชื่อมต่อกับขั้วเกิดขึ้นตามแนวโค้งไซน์ ในกรณีนี้ ความถี่พัลส์ถูกกำหนดโดยความถี่ PWM อย่างแม่นยำ นี่คือการทำงานของการควบคุมความถี่