Регулиране на скоростта на асинхронен двигател

Най -често срещаните са следните методи за контрол на скоростта асинхронен двигател: промяна в допълнителното съпротивление на роторната верига, промяна в напрежението, подадено към намотката на статора, промяна в честотата на захранващото напрежение, както и превключване на броя на полюсите.

Регулиране на скоростта на асинхронен двигател чрез въвеждане на резистори в роторната верига

Въведение резистори в роторната верига води до увеличаване на загубите на мощност и намаляване на скоростта на ротора на двигателя поради увеличаване на приплъзването, тъй като n = nО (1 — s).

Фиг. 1 следва, че с увеличаване на съпротивлението в роторната верига при същия въртящ момент, оборотите на двигателя намаляват.

Твърдост механични характеристики значително намалява с намаляване на скоростта на въртене, което ограничава обхвата на управление до (2 — 3): 1. Недостатъкът на този метод е значителните загуби на енергия, които са пропорционални на приплъзването. Такова регулиране е възможно само за мотор с ротор. 

Регулиране на скоростта на въртене на асинхронен двигател чрез промяна на напрежението на статора

Промяна в напрежението, приложено към намотката на статора асинхронен двигател, ви позволява да регулирате скоростта, като използвате сравнително прости технически средства и схеми за управление. За да направите това, между променливотокова мрежа със стандартно напрежение U1nom и статорът на електродвигателя се включва волтажен регулатор.

При регулиране на скоростта асинхронен двигател промяна в напрежението, подадено към намотката на статора, критичният момент Mcr асинхронен двигател варира пропорционално на квадрата на напрежението, приложено към двигателя Uret (фиг. 3) и фишът от Ureg не зависи.

Ориз. 1. Механични характеристики на асинхронен двигател с навит ротор при различни съпротивления на резистори, включени в роторната верига

Ориз. 2. Схема за регулиране на скоростта на асинхронен двигател чрез промяна на напрежението на статора

Ориз. 3. Механични характеристики на асинхронен двигател при промяна на напрежението, приложено към намотките на статора

Ако моментът на съпротивление на задвижваната машина е по -голям стартов въртящ момент на електродвигателя (Ms> Mstart), тогава двигателят няма да се върти, затова е необходимо да се стартира при номиналното напрежение Unom или на празен ход.

Възможно е по този начин да се регулира скоростта на въртене на асинхронни двигатели с катерична клетка само с натоварване, подобно на вентилатор. Освен това трябва да се използват специални двигатели с високо приплъзване. Обхватът на управление е малък, до нкр.

За да промените напрежението, приложете трифазни автотрансформатори и тиристорни регулатори на напрежението.

Ориз. 4. Схема на тиристорен регулатор на напрежението на системата за управление на скоростта със затворен контур — асинхронен двигател (TRN — IM)

Управление със затворен контур асинхронен двигател, направен по схемата тиристорен регулатор на напрежение — електрическият мотор ви позволява да регулирате скоростта асинхронен двигател с повишено приплъзване (такива двигатели се използват във вентилационни единици).

Регулиране на скоростта на въртене на асинхронен двигател чрез промяна на честотата на захранващото напрежение

Тъй като честотата на въртене на магнитното поле на статора нo = 60е/ p, тогава регулирането на скоростта на въртене на асинхронния двигател може да се извърши чрез промяна на честотата на захранващото напрежение.

Принцип честотен метод за регулиране на скоростта на асинхронен двигател се крие във факта, че чрез промяна на честотата на захранващото напрежение, в съответствие с израза с постоянен брой двойки полюси p, ъгловата скорост може да се промени нза магнитното поле на статора.

Този метод осигурява плавен контрол на скоростта в широк диапазон, а механичните характеристики имат висока твърдост.

За да се получат високи енергийни показатели на асинхронните двигатели (коефициенти на мощност, ефективност, капацитет на претоварване), е необходимо да се промени захранващото напрежение едновременно с честотата. Законът за промяна на напрежението зависи от характера на натоварващия момент г -жа. При постоянен въртящ момент натоварването напрежението на статора трябва да се контролира пропорционално на честотата.

Схематична диаграма на честотно електрическо задвижване е показана на фиг. 5, а механичните характеристики на IM с честотно регулиране са показани на фиг. 6.

Ориз. 5. Схема на честотното задвижване

Ориз. 6. Механични характеристики на асинхронен двигател с честотно регулиране

С намаляване на честотата f критичният момент леко намалява в областта на ниските скорости на въртене. Това се дължи на увеличаване на влиянието на активното съпротивление на намотката на статора с едновременно намаляване на честотата и напрежението.

Регулиране на честотата асинхронна скорост на двигателяви позволява да променяте скоростта в диапазона (20 — 30): 1. Честотният метод е най -обещаващ за регулиране асинхронен двигател с ротор в клетка на катерица. Загубите на мощност с това регулиране са малки, тъй като загубите от приплъзване са минимални.

Най -модерните честотни преобразуватели построен по схемата за двойно преобразуване. Те се състоят от следните основни части: DC връзка (неконтролиран токоизправител), импулсен инвертор на захранването и система за управление.

Връзката DC се състои от неконтролиран токоизправител и филтър. Променливото напрежение на захранващата мрежа се преобразува в напрежение с постоянен ток.

Силовият трифазен импулсен инвертор съдържа шест транзисторни превключвателя. Всяка намотка на двигателя е свързана чрез съответния ключ към положителните и отрицателните клеми на токоизправителя. Инверторът преобразува коригираното напрежение в трифазно променливо напрежение с желаната честота и амплитуда, което се прилага към намотките на статора на електродвигателя.

В изходните етапи на инвертора превключвателите на захранването се използват като превключватели. IGBT транзистори… В сравнение с тиристорите, те имат по -висока честота на превключване, което им позволява да произвеждат синусоидален изходен сигнал с минимални изкривявания. Регулиране на изходната честота Азизходното и изходното напрежение се осъществяват чрез високочестотни широчинно импулсна модулация.

Управление на скоростта на превключване на асинхронен двигател Полюсна двойка

Стъпен контрол на скоростта може да се извърши с помощта на специални многоскоростни асинхронни двигатели в клетка на катерица. 

От изражението нo = 60е/ p следва, че когато броят на полюсните двойки p се промени, се получават механични характеристики с различни скорости на въртене нза магнитното поле на статора. Тъй като стойността на р се определя от цели числа, преходът от една характеристика към друга в процеса на регулиране е поетапен.

Има два начина за промяна на броя полюсни двойки. В първия случай две намотки с различен брой полюси са поставени в слотовете на статора. Когато скоростта се промени, една от намотките е свързана към мрежата.Във втория случай намотката на всяка фаза се състои от две части, които са свързани паралелно или последователно. В този случай броят на полюсните двойки се променя с коефициент два.

Ориз. 7. Схеми за превключване на намотките на асинхронен двигател: а — от единична звезда на двойна; b — от триъгълник до двойна звезда

Контролът на скоростта чрез промяна на броя на двойките полюси е икономичен, а механичните характеристики поддържат твърдост. Недостатъкът на този метод е стъпаловидният характер на промяната в скоростта на асинхронния двигател с ротор с катеричка. Предлагат се двускоростни двигатели с полюси 4/2, 8/4, 12/6. Четиристепенният електродвигател с полюси 12/8/6/4 има две превключващи се намотки.

Използвани материали от книгата Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Електрическо оборудване на селскостопански предприятия.