Регулирование скорости (частоты вращения) асинхронного двигателя.

Различные условия работы асинхронного двигателя принуждают ускорять или замедлять машину. При необходимости произвести регулировку частоты вращения применяют несколько методов. Каждому из них соответствуют свои рабочие характеристики. В этой статье детально разберем этапы переключения скоростей. Содержание 1. Введение. Типы асинхронных двигателей. 2. Регулировка частоты вращения. 3. Скорость трехфазного двигателя. 4. Многомощные трехфазные двигатели. 5. Скорость однофазного двигателя. 6. Заключение.  

 ВВЕДЕНИЕ. ТИПЫ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.

Асинхронные машины получили наиболее широкое распространение. Они просты, надежны в работе, могут совмещать режимы двигателя и генератора. Подобными моторами оснащают огромное количество устройств: от бытовой техники и электроинструмента до тяговых установок и электротранспорта. Мощность асинхронного движка колеблется от нескольких долей до тысячей ватт. Чаще применяются трехфазные двигатели, работающие от производственной частоты в 50 Гц напряжением 220в, 380в, 660в. Однофазные моторы подключаются к 220 вольт. Однофазные двигатели конструктивно состоят из двух обмоток. Одна - рабочая, вторая - фазосдвигающая. Первая запитывается напрямую к сети, другая через индуктор, сдвигающий фазу на угол 90 градусов. Вследствие появляется магнитное поле вращения. Иногда такие приводы называют двухфазными или конденсаторными. Трехфазные слагаюся из неподвижного статора с тремя намотками и движимого ротора, имеющего различное строение. Магнитные поля обмоток сдвинуты на 120 градусов. При подаче трехфазного U появляется перемещающееся по кругу магнитное поле. На основе его появления продуцируется ток в роторной катушке. Ее поле и индукционное в момент вращения статичны соответственно друг другу. При работе в однофазной сети мощность устройства падает в два раза.

РЕГУЛИРОВКА ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ.

Неконтролируемое движение опасно. Всегда есть моменты, где необходимо ускориться, а где снизить обороты. Вследствие конструктивных функций асинхронных двигателей существуют соответствующие алгоритмы регулировки скорости. Темп вращения ротора задается изменением трех величин: количества полюсов обмотки возбуждения, скольжением, частоты тока в обмотке конденсатора.

СКОРОСТЬ ТРЕХФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ.

Сперва перечислим алгоритмы для трехфазного агрегата. Путем смены скольжения. Эта схема применяется только для двигателей под нагрузкой. В свою очередь способ делится на подвиды: -смена напряжения, которое подается на обмотку статора; -искажением симметрии трехфазной системы данного напряжения; -изменением рабочего сопротивления на якорной обмотке. Изменение показателя сетевого напряжения. При стабильной нагрузке добавочное напряжение дает рост частоты вращения. К сожалению, диапазон регулировки небольшой. При непомерном введении разности потенциалов происходит нагревание двигателя с быстрым увеличением физических потерь (магнитных и электрических). С уменьшением напряжения возникает ослабление тяги. Амплитуда получается шире в моторах с усиленным сопротивлением роторной обмотки. Допускается только возможность смены U вниз от номинального, так как подводить напряжение выше максимального категорически запрещено. Итог: со снижением показателя скорости вращения также снижается частота вращения, величина скольжения и силы тока возрастают. Возникающие потери уменьшают КПД, что особенно заметно на низких оборотах. Если прибавить дополнительные потери в обмотке ротора, то КПД  падает в два раза. Напряжение сети можно изменить замкнутым магнитопроводом - дросселем насыщения. Гораздо рациональнее применить тиристорный регулятор, контролируемый при постоянном силе тока. Им управляет импульсный блок. Тиристоры заменимы симисторами, что, в свою очередь, позволяют течь току в обоих направлениях. Регулировка скорости сдвигом симметрии подающего напряжения. При подобном нарушении U трехфазной системы наблюдается эллиптическое искажение магнитного поля статора. Появляется дополнительное поле, направленное встречно основному. Образуется добавочный момент насупротив основному моменту вращения. В результате общий М двигателя уменьшается. Этот метод позволяет снизить скорость ниже номинальной. Возможно включить добавочный однофазный трансформатор. Узкий диапазон регулировки снижает КПД при росте асимметрии. Способ применим для маломощных моторов. Смена активного сопротивления в цепи ротора. Реостатное регулирование. Схема применима лишь для фазного ротора. Устанавливают добавочный реостат. При подъеме сопротивления скольжение увеличивается, а частота падает. Наблюдается рост физических потерь и снижение КПД. Преобразование частоты подающего напряжения. Дополнительно требуется источник питания с переменным током и регулировки его собственной частоты. Здесь подходят герцевые импульсные преобразователи. Плавная смена оборотов запрашивает перемену силы тока, но это вызывает изменение момента и тяговых показателей двигателя. Для сохранения значений на постоянном уровне требуется единовременно изменять импульсное напряжение, которое подается на намотку статора. Наибольшее применение в конверсии напряжения нашли тиристорные частотные преобразователи (ТПЧ), состоящие из выпрямителя и инвертора. Управляются тиристоры импульсно-фазовым блоком.   Частотное регулирование изменением количества полюсов в обмотке статора. Обладает ступенчатой ​​характеристикой. Различают 2 способа: -укладка двух намоток с различным количеством полюсов; -добавление одной или двух обмоток, структура которых дает возможность переключением секционных групп получить разное количество полюсов. Второй прием наиболее применим. «Звезда-двойная звезда». Изменяет количество полюсных пар в соотношении 2:1. Алгоритм дает асинхронному двигателю режим работы с постоянным моментом. Мощность здесь обратно  пропорциональна скорости вращения двигателя. Применяется в приводе с непрерывно действующим статическим моментом. «Звезда-звезда». Технология представлена сменой полюсных пар в соотношении 2:1. Манипуляция обеспечивает редуктору постоянную мощность при двойном снижении момента. Достоинство этого приема в устойчивом неизменном КПД на всех этапах переключения. Однако, применение дополнительных коммутирующих устройств приводит к подорожанию двигателя. Такая регулировка применяется только в АД с короткозамкнутым ротором, поскольку количество полюсов ротора и статора одинаково, чтобы изменить частоту вращения вполне хватает сменить число полюсов в обмотке конденсатора. Импульсная настройка. Виды алгоритмов: -обмотка статора периодически включается и выключается из сети -резисторы, соединенные последовательно в цепи фазного ротора или индуктора, периодически шунтируются.

МНОГОМОЩНЫЕ ТРЕХФАЗНЫЕ ДВИГАТЕЛИ.

Двигатель все время находится в промежуточном режиме повышения и снижения скорости вращения. Импульсную регулировку возможно получить установкой контактора. Схема ненадежна - контакты быстро выходят из строя. Лучше установить бесконтактную аппаратуру, например, тиристорный ключ. Отдельно следует отметить асинхронные двигатели в 22 кВт. Они подразумевают длительную работу с постоянной нагрузкой. Изоляционное покрытие обмоток статора выдерживает до 150 градусов Цельсия. КПД 90,5%. Конструкция зависит от способа монтажа. Для подключения к 220в применяют схемы «звезда» и «треугольник». «Звезда» дает плавный пуск, надежность, стойкость к коротким перегрузкам. При таком подключении мотор работает на полную мощь. Принцип: начало статорных обмоток подключается к фазам, концы соединяются в одной точке, затем на начало напряжения. «Треугольник» задает повышение вращающего момента, максимальную мощь и увеличение тяги. Электродвигатель функционирует мягче и плавнее. Недостаток - нагревание корпуса агрегата. Как третий вариант - комбинированное подключение. «Звезда» обеспечивает плавное включение, «треугольник» - заявленную мощность.  Требуется подбор пропорциональных надежных контроллеров. Для многомощных движков регулировка угловой скорости особо важна. Функционально применимы вышеизложенные методы. От заявленных номинальных показателя ампеража редуктора зависит подбор соответствующего частотного датчика вращения.

СКОРОСТЬ ОДНОФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ.

Однофазные асинхронные двигатели работают от 220в. Регулировка скорости: Смена напряжения, подающегося на двигатель. Связано с изменением показателя скольжения. Способ дает малый диапазон регулировки, только в сторону уменьшения частоты за счет уменьшения напряжения. Метод применим для маломощных двигателей с вентиляционной нагрузкой. Дополнительно устанавливают аппаратуру: -автоматические трансформаторы для многоступенчатой ​​регулировки; -тиристорный контроллер при активной нагрузке редукторов малой мощности; -транзисторный стабилизатор, работающий по принципу широтно-импульсного модулятора. Изменение частоты подающего напряжения. Этот схема является основной. Порядок осуществляется специальными частотными преобразователями для однофазных двигателей и трехфазными инверторами с устранением конденсатора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Выбирая двигатель, отдайте предпочтение фирменным магазинам и надежным дистрибьюторам. Установка качественного оборудования - залог успешной долгосрочной эксплуатации. Лучшими производителями принято считать компании Siemens, WEG, Mitsubishi, TECO, Motovario, Hitachi. Приняв решение приобрести двигатель любого завода-изготовителя, необходимо помнить о соответствующем дополнительном регулирующем оборудовании.    https://youtu.be/WeuWL5mG0ag
Оцените статью
bor-obyav.ru