Regulace otáček asynchronního motoru

Článek pojednává o metodách regulace otáček asynchronního motoru.

Nejběžnější jsou následující způsoby regulace rychlosti asynchronního motoru: změna přídavného odporu obvodu rotoru, změna napětí přiváděného do vinutí statoru, změna frekvence napájecího napětí, jakož i změna počtu pólových párů.

Regulace rychlosti otáčení asynchronního motoru zavedením odporů do obvodu rotoru

Zavedení odporů do obvodu rotoru vede ke zvýšení výkonových ztrát a snížení otáček rotoru motoru v důsledku zvýšeného skluzu, protože

Z Obr. 1 vyplývá, že s nárůstem odporu v obvodu rotoru při stejném momentu klesají otáčky hřídele motoru.

Tuhost mechanických charakteristik výrazně klesá s klesající rychlostí otáčení, což omezuje regulační rozsah na (2 – 3) : 1. Nevýhodou tohoto způsobu jsou značné energetické ztráty, které jsou úměrné skluzu. Taková regulace je možná pouze u motoru s vinutým rotorem.

Regulace rychlosti otáčení asynchronního motoru změnou napětí na statoru

Změna napětí přiváděného do statorového vinutí asynchronního motoru umožňuje regulovat otáčky pomocí poměrně jednoduchých technických prostředků a řídicích obvodů. Chcete-li to provést, a regulátor napětí.

Při regulaci rychlosti otáčení asynchronního motoru změnou napětí přiváděného do vinutí statoru se kritický moment Mcr asynchronního motoru mění úměrně druhé mocnině napětí Uret přiváděného do motoru (obr. 3) a skluz se mění. nezávisí na Uregovi.

Rýže. 1. Mechanická charakteristika asynchronního motoru s vinutým rotorem při různých odporech rezistorů obsažených v obvodu rotoru

Rýže. 2. Schéma regulace otáček asynchronního motoru změnou napětí na statoru

Rýže. 3. Mechanická charakteristika asynchronního motoru při změně napětí přiváděného do vinutí statoru

Pokud je odporový moment pracovního stroje větší než rozběhový moment elektromotoru (Mc > Mstart), pak se motor nebude otáčet, proto je nutné jej spouštět na jmenovité napětí Un nebo na volnoběžné otáčky.

Tímto způsobem je možné regulovat rychlost otáčení asynchronních motorů s kotvou nakrátko pouze při zatížení ventilátorem. Navíc je třeba použít speciální elektromotory se zvýšeným prokluzem. Rozsah regulace je malý, do ncr.

Pro změnu napětí se používají třífázové autotransformátory a tyristorové regulátory napětí.

Rýže. 4. Schéma systému řízení otáček s uzavřenou smyčkou: tyristorový regulátor napětí – asynchronní motor (TRN – IM)

Řídicí obvod s uzavřenou smyčkou pro asynchronní motor, vyrobený podle tyristorového regulátoru napětí – obvod elektromotoru, umožňuje regulovat otáčky asynchronního motoru se zvýšeným skluzem (takové motory se používají ve ventilačních jednotkách).

Regulace rychlosti otáčení asynchronního motoru změnou frekvence napájecího napětí

Od frekvence rotace magnetického pole statoru n_о = 60f/p, pak lze otáčky asynchronního motoru řídit změnou frekvence napájecího napětí.

Zásada frekvenční metoda řízení otáček asynchronního motoru je, že změnou frekvence napájecího napětí je možné v souladu s výrazem při konstantním počtu pólových párů p měnit úhlovou rychlost no magnetického pole statoru.

Tato metoda poskytuje plynulou regulaci rychlosti v širokém rozsahu a mechanické vlastnosti jsou vysoce tuhé.

Pro dosažení vysokého energetického výkonu asynchronních motorů (účiníky, účinnost, přetížitelnost) je nutné měnit vstupní napětí současně s frekvencí. Zákon změny napětí závisí na charakteru zatěžovacího momentu Ms. Při konstantním zatěžovacím momentu musí být napětí statoru regulováno úměrně frekvenci.

Schéma frekvenčního měniče je na Obr. 5 a mechanické charakteristiky IM s frekvenční regulací jsou uvedeny na Obr. 6.

Rýže. 5. Obvod frekvenčního měniče

Rýže. 6. Mechanické vlastnosti asynchronního motoru s frekvenční regulací

S klesající frekvencí f kritický moment poněkud klesá v oblasti nízkých otáček. To se vysvětluje zvýšením vlivu aktivního odporu vinutí statoru se současným poklesem frekvence a napětí.

Frekvenční řízení otáček asynchronního motoru umožňuje měnit otáčky v rozsahu (20 – 30): 1. Frekvenční metoda je nejslibnější pro regulaci asynchronního motoru s rotorem nakrátko. Výkonové ztráty s takovou regulací jsou malé, protože ztráty skluzem jsou minimální.

Nejmodernější frekvenční měniče postavený pomocí schématu dvojité konverze. Skládají se z těchto hlavních částí: stejnosměrný meziobvod (neřízený usměrňovač), výkonový pulzní střídač a řídicí systém.

Meziobvod se skládá z neřízeného usměrňovače a filtru. Střídavé napětí napájecí sítě se převádí na stejnosměrné napětí.

Výkonový třífázový pulzní střídač obsahuje šest tranzistorových spínačů. Každé vinutí elektromotoru je připojeno přes odpovídající spínač ke kladným a záporným svorkám usměrňovače. Měnič převádí usměrněné napětí na třífázové střídavé napětí o požadované frekvenci a amplitudě, které je přivedeno na vinutí statoru elektromotoru.

V koncových stupních měniče jsou jako spínače použity výkonové IGBT tranzistory. Oproti tyristorům mají vyšší spínací frekvenci, což jim umožňuje produkovat sinusový výstupní signál s minimálním zkreslením. Regulace výstupní frekvence Iout a výstupního napětí se provádí pomocí vysokofrekvenční pulzně šířkové modulace.

Regulace rychlosti otáčení asynchronního motoru, přepínání počtu pólových párů

Krokové řízení rychlosti lze dosáhnout pomocí speciálních vícerychlostních asynchronních motorů s kotvou nakrátko.

Z výrazu n_о = 60f/p z toho vyplývá, že při změně počtu pólových párů p se získají mechanické charakteristiky s různými rychlostmi otáčení n_о magnetické pole statoru. Protože hodnota p je určena celými čísly, je přechod z jedné charakteristiky do druhé v procesu regulace postupný.

Existují dva způsoby, jak změnit počet párů pólů. V prvním případě jsou ve štěrbinách statoru umístěna dvě vinutí s různým počtem pólů. Při změně rychlosti je jedno z vinutí připojeno k síti. Ve druhém případě je vinutí každé fáze tvořeno dvěma částmi, které jsou zapojeny paralelně nebo sériově. V tomto případě se počet pólových párů změní dvakrát.

Rýže. 7. Schémata spínání vinutí asynchronního motoru: a – z jednoduché hvězdy na dvouhvězdu; b – z trojúhelníku na dvojitou hvězdu

Řízení otáček změnou počtu párů pólů je ekonomické a mechanické vlastnosti jsou zachovány tuhost. Nevýhodou tohoto způsobu je stupňovitá změna rychlosti otáčení asynchronního motoru s rotorem nakrátko. Dvourychlostní motory jsou k dispozici s počtem pólů 4/2, 8/4, 12/6. Čtyřrychlostní elektromotor s 12/8/6/4 póly má dvě přepínatelná vinutí.

Náš život je plný nářadí s elektromotorem. U takových zařízení je častým problémem nastavení rychlosti otáčení motoru, která se časem snižuje. Proto považuji za užitečné říci, jak se upravují otáčky asynchronního motoru na 220 V a pomocí jakých zařízení se to dá doma dosáhnout.

Malý regulátor napětí
Zdroj ytimg.com

Typy elektromotorů

Zařízení, která regulují otáčky elektromotorů, se v průmyslu úspěšně používají již dlouhou dobu. Regulátory otáček různých provedení pomáhají plynule zrychlovat a zpomalovat dopravní pásy a upravovat rotaci ventilátorů.

V domácnosti se bez takových zařízení také neobejdete. Příliš vysoká rychlost otáčení způsobuje nadměrnou spotřebu elektrické energie, ale to není jediný problém. Trpí i samotný nástroj: v provozu se stává nepředvídatelným, rychle se opotřebovává a láme.

Zkušený nástroj postupně ztrácí výkon. Otáčky motoru nejsou dostatečně vysoké, což ovlivňuje účinnost nebo výkon nástroje.

Regulátor rychlosti otáčení (ot./min) bude schopen udržovat výkon motoru elektrického spotřebiče na správné úrovni a bude fungovat jako nový. Je důležité pochopit, že motory mají různé mezní hodnoty; například se mechanismus spustí při určitých rychlostech hřídele.

Co určuje rychlost rotoru?
Zdroj ppt-online.org

Střídavé motory se liší počtem fází; Podle tohoto parametru jsou rozděleny do tří typů:

• Jednofázové. Mají konstrukci, která umožňuje jejich připojení k jednofázové síti střídavého proudu. Ve skutečnosti jsou tato zařízení dvoufázová, ale mají pouze jedno vinutí, které je funkční.
• Dvoufázový. Střídavý motor je vybaven dvěma vinutími s relativním prostorovým posunem 90°. Když je do motoru přiváděn dvoufázový proud (fázově posunutý o 90°), magnetické pole rotuje konstantní úhlovou rychlostí. Zařízení má spolehlivý rotor s veverkou, který vypadá jako „veverčí kolo“.
• Třífázový. Jsou napájeny třífázovou střídavou sítí a často se používají v průmyslových zařízeních, například v průmyslové ventilaci. Elektromotory pro domácí spotřebiče jsou obvykle jedno- a dvoufázové.

Rozdíl mezi synchronním a asynchronním motorem
Zdroj asutpp.ru

O otáčení hřídele elektromotoru

Hřídel je část rotoru zodpovědná za přenos pohybu na hnací mechanismus. Hřídel vyčnívá vně skříně motoru na jedné nebo obou stranách (v druhém případě se říká, že motor má dvě hřídele). Kvůli rozdílům v konstrukci rotoru může rotace hřídele probíhat dvěma způsoby a samotné motory jsou rozděleny do dvou skupin:

• Kolektor (synchronní). Hřídel se otáčí přesně rychlostí pole statoru.
• Asynchronní. Hřídel se otáčí poněkud pomaleji.

Korekce chodu asynchronních elektromotorů

Když je motor zapnutý, stator a kotva vytvářejí magnetická pole, která rotují na různých frekvencích. V tomto případě má magnetické pole statoru vyšší frekvenci otáčení (otáčí se rychleji).

Rychlost otáčení je jednou z klíčových charakteristik každého motoru. Záleží na konstrukčních vlastnostech statoru (počet pólových párů) a frekvenci síťového napětí. K nastavení rychlosti otáčení asynchronního motoru 220 V a 380 V se používají speciální elektronická zařízení – frekvenční regulátory otáček schopné převádět pracovní frekvenci.

Zařízení asynchronního třífázového motoru
Zdroj motorstory.ru

Takové bloky jsou nakonfigurovány pro řízení různých proudových charakteristik (změny nejen frekvence, ale také tvaru signálu); jejich schéma obsahuje následující prvky:

• Tranzistory (polovodičové triody). Ovládací prvky obvodu, které mohou zesílit nebo zeslabit signál.
• Modulátor šířky pulzu. Schopný řídit výkon, používá metodu zapínání a vypínání pulzující energie.

Jak fungují regulátory

Frekvenční měniče jsou žádané zejména při provozu zatížených mechanismů, kde zajišťují plynulou změnu rychlosti otáčení kotvy. Čím pomalejší je zrychlení např. dopravního pásu, tím menší je zatížení jeho mechanismu.

Zařízení je ovládáno pomocí mikrokontrolérové ​​jednotky, vybavení obsahuje několik stupňů ochrany základních parametrů (napětí, proud, zátěž).

Regulátor otáček asynchronního motoru vyhlazuje zrychlení a brzdění. Jeho základní princip činnosti je spojen s nutností udržovat původně stanovené otáčky hřídele (odtud druhý název: regulátor frekvence).

Frekvenční měnič v elektromotoru
Zdroj euroec.by

Nastavení umožňuje zařízení pracovat bez ztráty výkonu a udržovat otáčky motoru. Také pomocí regulátoru je udržováno optimální větrání (chlazení) motoru.

Regulátory: výhody použití

Nastavení rychlosti asynchronního motoru je výhodné z následujících důvodů:

• Možnost měkkého startu. Odstraňuje negativní důsledky pro elektromotor. Není potřeba externích elektronických zařízení, frekvenční měnič je schopen flexibilně měnit nastavení.
• Úspora zdrojů. Výsledkem úpravy je úspora energie; v některých případech dosahuje 20-30%. Maximální rychlost otáčení není vždy vyžadována; někdy ji lze bezbolestně snížit pro lepší výsledky.
• Ochranná funkce. Frekvenční měnič je schopen sledovat další parametry (tlak nebo teplotu). Pokud je tlakový senzor instalován v nádrži, která je plněna elektrickým čerpadlem, motor se vypne ve správný okamžik a další lidské ovládání nebude nutné.

Regulátor pomáhá nastavit ekonomický provozní režim
Zdroj ytimg.com

• Snížené náklady na údržbu. Nastavení rychlosti otáčení asynchronního motoru snižuje riziko poruch jakéhokoli druhu a údržbu budete provádět méně často.

Metody nastavení pomocí různých zařízení

Obvykle jsou implementovány metody, které mění elektrické charakteristiky: napájecí napětí nebo změna frekvence napájecího napětí. Obvody používané v měničích se nacházejí v široké škále domácích spotřebičů.

Lze je nalézt v elektronice (napájení notebooku nebo počítače), UPS a stabilizátory napětí. Těžko se bez nich obejdete například u svářeček. Jsou možné následující způsoby ovládání:

• Napětí. Používá se kalibrace tzv. skluzu motoru (rozdíl rychlostí magnetických polí kotvy a statoru). Nevýhodou této metody je, že se uvolňuje velké množství energie, což způsobuje zahřívání vinutí motoru; Navíc je možná pouze regulace snížením napětí. Vhodné pro zařízení s nízkou spotřebou.

Regulátor otáček motoru se zpátečkou
Zdroj prom.ua

• Regulace autotransformátorem. Používá se autotransformátor – transformátor s jedním vinutím. Výhoda této metody: možnost postupného nastavení, systém dobře „drží“ přetížení. Nevýhody: značná hmotnost a rozměry transformátoru; Regulace napětí má navíc svá omezení.
• Řízení otáček elektromotoru pomocí tyristorů. Tyristorový regulátor má kompaktní rozměry a nízkou hmotnost. Nevýhodou je výskyt vedlejších efektů: ostré zvuky, škubání motoru.
• Tranzistorový regulátor. Elektronický obvod obsahuje tranzistory; s jejich pomocí se mění napětí na zátěži. Výhodou zařízení jsou jeho malé rozměry, nízká cena a absence brumu při nízkých rychlostech. Nevýhoda: omezená vzdálenost mezi zařízením a motorem.

Obvod tyristorového regulátoru
Zdroj asutpp.ru

Kromě těchto zařízení existují zařízení, která využívají regulaci frekvence; Na trhu jsou nabízeny měniče pro jedno- a třífázové elektromotory. Domácí řemeslníci sestavují domácí regulátory, které jim umožňují měnit napájecí napětí, a tedy i rychlost otáčení hřídele. Konstrukce přístrojů jsou poměrně rozmanité; Často obsahují řízení mikrokontroléru pro zlepšení výkonu.

Schéma zapojení regulátoru
Zdroj asutpp.ru

O domácím regulátoru rychlosti v následujícím videu:

Nejdůležitější znaky

Pro ovládání a úpravu otáček elektromotoru se používají zařízení, která umožňují upravit rychlost otáčení a další parametry. Můžete si zakoupit hotové zařízení nebo si jej sami sestavit. V každém případě je třeba dávat pozor na provozní napětí, výkon a frekvenci motoru.

Napište do komentářů, co si myslíte – je nutné vypočítat charakteristiky mechanismu pro motor, pro který se plánuje použití regulátoru?

• #nastavení
• #asynchronní motor
• #revoluce
• #nastavení rychlosti
• #220 V
• Přidat do záložek
• download