Personalcam.ru

Авто Аксессуары
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Скорость вращения двигателя регулирование

Скорость вращения двигателя регулирование

Как мы уже знаем из курса ТОЭ, частота вращения ротора определяется по формуле:

Синхронная частота вращения зависит от частоты приложенного напряжения и количества пар полюсов

Исходя из этого, можно сделать вывод, что изменять скорость асинхронных ЭД можно с помощью изменения скольжения, частоты и числа пар полюсов.

Способы регулирования бывают разные, например механические муфты, редукторы, различные шестерёнчатые трансмиссии или есть способ изменения количества полюсов обмоток ЭД. Но в рамках данной статьи поговорим о методах регулировки ЭД с помощью изменения электрических параметров: регулировки напряжения питания ЭД и настройки частоты питающего напряжения и с помощью изменения активного сопротивления в роторной цепи.

Данный метод регулирования скорости асинхронного ЭД широко используется в машинах с фазным ротором. При этом в роторную цепь подсоединяется дополнительный реостат, которым можно достаточно плавно увеличивать номинал сопротивления. С ростом сопротивления, скольжение ЭД увеличивается, а скорость вращения снижается. Т.е, происходит регулировка скорости вниз от естественной характеристики.

Огромным минусом этого метода является его экономическая неэффективность, т.к с ростом скольжения, потери в роторной цепи существенно увеличиваются, т.е, КПД двигателя стремительно падает.
Плюс к этому, механическая характеристика двигателя становится более мягкой и пологой, поэтому незначительное изменение момента нагрузки на валу ЭД, вызывает резкое изменение частоты вращения.

Регулирование скорости ЭД этим способом крайне не эффективно, но, несмотря на это факт, все еще используется в ЭД с фазным ротором.

Этот способ подразумевает включения в питающую цепь автотрансформатора (АТР), перед статорной обмоткой, после питающих проводов. При этом, если понизить уровень напряжения на выходе АТР, то ЭД будет работать на пониженном напряжении.

Это в свою очередь снизит частоты вращения, при постоянном моменте нагрузки, а также к снижению перегрузочной способности ЭД. Так как с снижением уровня питания, максимальный момент асинхронного ЭД снижается в квадрат раз. Кроме этого момент снижается быстрее, чем ток в рроторной цепи, а поэтому, увеличиваются и потери, с последующим нагревом ЭД.

Способ регулировки напряжения, возможен только по направлению вниз от естественной характеристики, так как повышать напряжение выше номинального уровня категорически не приветствуется, ведь это приведет к огромным потерям в двигателе, перегреву и неисправности.

Кроме АТР, можно использовать тиристорный регулятор напряжения и аналогичные схемотехнические решения, в том числе и с использованием микроконтроллеров.

При таком методе, к ЭД подсоединяют преобразователь частоты (ПЧ). Например Omron, Hitachi и т.п ,(например в флюорографе ФМЦ). В простых вариантах это тиристорный ПЧ. Регулировка скорости происходит с помощью регулировки частоты питающего напряжения f, потому, что она оказывает влияние на синхронную скорость вращения ЭД.

С снижением частоты , перегрузочная способность ЭД также снижается, чтобы этого не допустить, необходимо повысить величину напряжения U1. Номинал на который требуется повысить, зависит от типа привода. Если регулирование осуществляется с постоянным моментом нагрузки на валу, то напряжение требуется изменять пропорционально регулировки частоты (при снижении скорости). В случае увеличения скорости этого делать не стоит, напряжение должно быть на номинальных значениях, иначе это может причинить вред ЭД.

Если регулировка скорости осуществляется с постоянной мощностью электродвигателя, то изменение U1 требуется осуществлять пропорционально корню квадратному изменения f1.

При настройки установок с вентиляторной характеристикой, требуется регулировать U1 пропорционально квадрату изменения f1.

Регулирование способом изменения частоты, является наиболее лучшим вариантом для асинхронных двигателей на текущий момент, т.к при нем осуществляется регулирование скорости в достаточно широком диапазоне, без существенных потерь и падения перегрузочных способностей ЭД.

Обычно регулирование оборотов для двигателей на 220 вольт осуществляют с помощью тиристоров. Типовой схемой считается подсоединение электродвигателя в разрыв анодной цепи тиристора. Но во всех подобных схемах должен быть надежный контакт. И поэтому их нельзя применить в регулировании частоты вращения коллекторных двигателей, так как механизм щеток искусственно создает небольшие обрывы цепи.

Такой метод возможен только в многоскоростных асинхронных ЭД с короткозамкнутым ротором, т.к число полюсов этого ротора, всегда совпадает с полюсами статора.

В соответствии с формулой в начале страницы, скорость ЭД можно настраивать и изменением числа пар полюсов. Причём, в данном случае изменение скорости будет ступенчато, т.к как количество полюсов бывает только – 1,2,3,4,5.

Изменение их числа достигается с помощью переключения катушечных групп обмотки статора. При этом катушки коммутируются различными схемами, например “звезда — звезда” или “звезда – двойная звезда”. При соединении “звезда — звезда” получается изменение количества полюсов в соотношении 2:1. При этом будет постоянная мощность двигателя при переключении. При схеме “звезда – двойная звезда” изменяется количество полюсов в таком же соотношении, но еще обеспечивается постоянный момент двигателя.

Применение этого метода регулирования оправдано сохранением КПД и коэффициента мощности при переключении. Серьезным недостатком способа является более сложная конструкция ЭД, а также увеличение его стоимости.

Читайте так же:
Как правильно отрегулировать сцепление на яве

Как можно регулировать обороты асинхронного двигателя: обзор способов

Благодаря надежности и простоте конструкции асинхронные двигатели (АД) получили широкое распространение. В большинстве станков, промышленном и бытовом оборудовании применяются электродвигатели такого типа. Изменение скорости вращения АД производится механически (дополнительной нагрузкой на валу, балластом, передаточными механизмами, редукторами и т.д.) или электрическими способами. Электрическое регулирование более сложное, но и гораздо более удобное и универсальное.

Способы регулировки АД

Для многих агрегатов применяется именно электрическое управление. Оно обеспечивает точное и плавное регулирование пуска и работы двигателя. Электрическое управление производится за счет:

  • изменения частоты тока;
  • силы тока;
  • уровня напряжения.

В этой статье мы рассмотрим популярные способы, как может осуществляться регулировка оборотов асинхронного двигателя на 220 и 380В.

Изменение скорости АД с короткозамкнутым ротором

Существует несколько способов:

  1. Управление вращением за счет изменения электромагнитного поля статора: частотное регулирование и изменение числа пар полюсов.
  1. Изменение скольжения электромотора за счет уменьшения или увеличения напряжения (может применяться для АД с фазным ротором).

Частотное регулирование

В данном случае регулировка производится с помощью подключенного к двигателю устройства для преобразования частоты. Для этого применяются мощные тиристорные преобразователи. Процесс частотного регулирования можно рассмотреть на примере формулы ЭДС трансформатора:

Данное выражение означает, что для сохранения постоянного магнитного потока, означающего сохранение перегрузочной способности электромотора, следует одновременно с преобразованием частоты корректировать и уровень питающего напряжения. Если сохраняется выражение, вычисленное по формуле:

то это означает, что критический момент не изменен. А механические характеристики соответствуют рисунку ниже, если вы не понимаете, что значат эти характеристики, то в этом случае регулировка происходит без потери мощности и момента.

Механические характеристики электромотора при регулировании частоты

Достоинствами данного метода являются:

  • плавное регулирование;
  • изменение скорости вращения ротора в большую и меньшую сторону;
  • жесткие механические характеристики;
  • экономичность.

Недостаток один — необходимость в частотном преобразователе, т.е. увеличение стоимости механизма. К слову, на современном рынке представлены модели с однофазным и трёхфазным входом, стоимость которых при мощности 2-3 кВт лежит в диапазоне 100-150 долларов, что не слишком дорого для полноценной регулировки привода станков в частной мастерской.

Переключение числа пар полюсов

Данный метод применяется для многоскоростных двигателей со сложной обмоткой, позволяющей изменять число пар ее полюсов. Самое широкое применение получили двухскоростные, трехскоростные и четырехскоростные АД. Принцип регулировки проще всего рассмотреть на основе двухскоростного АД. В такой машине обмотка каждой фазы состоит из двух полуобмоток. Скорость вращения изменяется при подключении их последовательно или параллельно.

Варианты параллельного и последовательного соединения полуобмоток

В четырехскоростном электродвигателе обмотка выполнена в виде двух независимых друг от друга частей. При изменении числа пар полюсов первой обмотки производится изменение скорости работы электромотора с 3000 до 1500 оборотов в минуту. При помощи второй обмотки производится регулировка вращения 1000 и 500 оборотов в минуту.

При изменении числа пар полюсов происходит и изменение критического момента. Для его сохранения неизменным, требуется одновременно с изменением числа пар полюсов регулировать и питающее напряжение, например, переключением схемы звезда-треугольник и их вариациями.

Достоинства данного метода:

  • жесткие механические характеристики двигателя;
  • высокий КПД.
  • ступенчатая регулировка;
  • большой вес и габаритные размеры;
  • высокая стоимость электромотора.

Способы управления скоростью АД с фазным ротором

Изменение скорости вращения АД с фазным ротором производится путем изменения скольжения. Рассмотрим основные варианты и способы.

Изменение питающего напряжения

Этот способ также применяется для АД с КЗ ротором. Асинхронный двигатель подключается через автотрансформатор или ЛАТР. Если уменьшать напряжение питания, частота вращения двигателя снизится.

Схема подключения 3-х фазного АД через реостат или ЛАТР

Но такой режим уменьшает перегрузочную способность двигателя. Этот способ применяется для регулирования в пределах напряжения не выше номинального, так как увеличение номинального напряжения приведет к выходу электродвигателя из строя.

Активное сопротивление в цепи ротора

При использовании данного метода в цепь ротора подключается реостат или набор постоянных резисторов большой мощности. Данное устройство предназначено для плавного увеличения сопротивления.

Подключение реостата к кольцам ротора АД с фазным ротором

Скольжение растет пропорционально увеличению сопротивления, а скорость вращения вала электромотора при этом снижается.

Механическая характеристика при изменении активного сопротивления ротора

  • большой диапазон регулирования в сторону понижения скорости вращения.
  • снижение КПД;
  • увеличение потерь;
  • ухудшение механических характеристик.

Асинхронный вентильный каскад и машины двойного питания

Изменение скорости работы асинхронных электромоторов в данных случаях выполняется путем изменения скольжения. При этом скорость вращения электромагнитного поля неизменна. Напряжение подается напрямую на обмотки статора. Регулировка происходит за счет использования мощности скольжения, которая трансформируется в цепь ротора, и образует добавочную ЭДС. Такие методы используются только в специальных машинах и крупных промышленных устройствах.

Асинхронно-вентильный каскад

Плавный пуск асинхронных электродвигателей

АД кроме безусловных преимуществ, обладают существенными недостатками. Это рывок на старте и большие пусковые токи, в 7 раз превышающие номинальные. Для мягкого старта электродвигателя используются следующие методы:

  • переключение обмоток по схеме звезда – треугольник;
  • включение электродвигателя через автотрансформатор;
  • использование специализированных устройств для плавного пуска.

В большинстве частотных регуляторов есть функция плавного пуска двигателя. Это не только снижает пусковые токи, но и уменьшает нагрузки на исполнительные механизмы. Поэтому регулирование частоты и плавный пуск довольно сильно связаны между собой.

Читайте так же:
Регулировка карбюратора с компрессором

Как сделать устройство для изменения скорости вращения электродвигателя своими руками

Для регулировки маломощных однофазных АД можно использовать диммеры. Однако этот способ ненадежен и обладает серьезными недостатками: снижением КПД, серьезным перегревом устройства и опасностью повреждения двигателя.

Для надежного и качественного регулирования оборотов электродвигателей на 220В, лучше всего подходит частотное регулирование.

Приведенная ниже схема позволяет собрать частотное устройство для регулировки электромоторов мощностью до 500 Вт. Изменение скорости вращения производится в границах от 1000 до 4000 оборотов в минуту.

Устройство состоит из задающего генератора с изменяемой частотой, состоящего из мультивибратора, собранного на микросхеме К561ЛА7, счетчика на микросхеме К561ИЕ8, полумоста регулятора. Выходной трансформатор Т1 выполняет развязку верхнего и нижнего транзисторов полумоста.

Схема частотного регулятора скорости АД

Демпфирующая цепь С4, R7 гасит всплески напряжения опасные для силовых транзисторов VT3, VT4. Выпрямитель, удвоитель напряжения питающей сети, включает в себя диодный мост VD9, с конденсатором фильтра на которых происходит удвоение напряжения питания полумоста.

Напряжение первичной обмотки: 2х12В, вторичной обмотки 12В. Первичная обмотка трансформатора управления ключами, состоит из 120 витков медного провода сечением 0,7мм, с отводом от середины. Вторичная – две обмотки, каждая по 60 витков повода сечением 0,7 мм.

Вторичные обмотки необходимо максимально надежно заизолировать друг от друга, так как разница потенциалов между ними доходит до 640 В. Подключение выходных обмоток к затворам ключей производится в противофазе.

Вот мы и рассмотрели способы регулировки оборотов асинхронных двигателей. Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Регулировка оборотов асинхронного двигателя напряжением

Эта статья будет посвящена двигателям — возможности регулировки скорости вращения, запускам и торможению.

Однофазные конденсаторные электродвигатели отличаются от однофазных асинхронных электродвигателей с пусковой обмоткой и конденсаторным пуском тем, что рабочая и фазосдвигающая (конденсаторная) обмотки создают вращающееся магнитное поле как в момент пуска, так и при работе электродвигателя. Обе обмотки рассчитаны на длительный режим работы.
Одна из схем регулятора скорости для однофазного конденсаторного двигателя показана на рис.1.
Действие данного регулятора скорости вращения основано на зависимости скорости вращения от величины постоянного тока через фазосдвигающую (конденсаторную) обмотку. Выпрямленное диодом VD1 напряжение через резисторы R1, R2, R3 подается на фазосдвигающую обмотку.
Фазосдвигающий конденсатор служит одновременно для фильтрации выпрямленного напряжения, величину которого регулируют подстроечным резистором R1.
Минимальная скорость вращения зависит от надежного запуска двигателя и выставляется резистором R2. Для этого необходимо отключить двигатель, вывести резистор R1 в положение максимального сопротивления, а на место R2 временно установить переменный резистор на 2-3кОм. Желательно тоже вывести в максимальное положение. Включить в сеть и резистором R2 установить минимально возможные обороты. Далее выключить его на небольшое время и попытаться его запустить с выставленным таким способом сопротивлением R2. Если самостоятельного пуска не происходит — уменьшить еще немного сопротивление R2. Пробовать до тех пор, пока не произойдет самостоятельного надежного пуска. После этого можно измерть значение R2 и заменить его постоянным резистором. Если двигатель очень малой мощности, можно уменьшить значение R1.
Рекомендуемые детали : Резистор R1 типа ППЕ-3В или ППБ-15Е; R1 и R2 — ПЭВ-7,5; VD1 — КД227Ж или с похожими параметрами; С1 — штатный конденсатор данного двигателя.

На рис.3 показана схема пускового устройства, которое может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Данное техническое решение зазищено авторскими правами*.
При включении электродвигателя выключателем SA1 начинает протекать ток в двух цепях — через рабочую обмотку Р, а также по цепи: SA1 → пусковая обмотка П → верхний правый диод моста → параллельную цепочку R1C1 → R2 → переход база-эмиттер тарнзистора VT1 → нижний левый диод моста → сеть. В результате транзистор открывается и пусковая обмотка П обтекается переменным током. Конденсатор С1 обеспечивает фазовый сдвиг между токами в пусковой П и рабочей Р обмотках, в результате чего двигатель запускается. Одновременно конденсатор С1 заряжается и закрывает транзистор VT1. В результате пусковая обмотка П обестачивается и двигатель из режима пуска переходит в рабочий режим.
Электронное управление пуском позволяет снизить ток пусковой обмотки, что повышает надежность электродвигателя. При этом улучшаются массогабаритные показатели устройства за счет уменьшения величины емкости конденсатора, через который протекает небольшой по величине ток управления транзистора. Рекомендуемая мощность двигателя для приведенной схемы — до 600Вт.
Рекомендуемые детали : выключатель SA1 — любой, подходящий по мощности; выпрямительный мост — диодные сборки КЦ402А, Б — КЦ405А, Б на напряжение 500. 600В и ток 1А либо четыре диода КД202 с индексами М, Н, Р. Конденсатор С1 — электролитический емкостью 10. 15мкФ на 400В. Диод VD2 желательно Д7Г, Д, Е, Ж. В крайнем случае подойдет Д226Б или КД226. Резистор R1 — МЛТ-1 номиналом 50. 100кОм, R2 — МЛТ-1 номиналом 500Ом. Транзистор VT1 подойдет типа КТ809А на ток 3А и напряжение 400В.

Читайте так же:
Регулировка клапана безопасности на отопление

* Авторское свидетельство СССР №1385214, кл. 1/42, заявл. 13.05.86

Запуск 3-х фазного двигателя

пуск двигателя треугольником

Иногда целесообразно при запуске 3-х фазных асинхронных двигателей использовать сборку электролитических конденсаторов (соединенных отрицательными выводами) с диодами. С диодами конденсаторы работают в облегченном режиме и меньше греются. Поэтому применение диодов желательно. При комплектовании сборки следует помнить, что общая емкость двух одинаковых конденсаторов, соединенных последовательно (рис.4) становится вдвое меньше. При этом рабочее напряжение распределится между ними пополам, т.е. тепловая нагрузка на них будет меньше, что продлит им срок службы. Также для продления ресурса можно использовать RD-цепочку, как на рис.3. Например, из диода Д1 типа Д226Б и резистора R1 номиналом 50. 100кОм и мощностью 0,5. 1Вт. Например, МЛТ-0.5, а лучше МЛТ-1. При запуске RD-цепочка шунтируется пусковой кнопкой и после разгона двигателя электролиты заряжаются и восстанавливают свой оксидный слой.
Комплектовать сборку из последовательно соединенных конденсаторов нужно двумя одинаковыми по емкости и напряжению электролитическими конденсаторами. При этом условии сборка прослужит дольше. А вот при параллельном соединении электролитов в пусковую батарею (рис.5) емкость может быть и разной, а вот напряжение конденсаторов должно быть одинаковым, иначе с более низким будет греться и быстро выйдет из строя. И еще: правильно выбирайте схему соединения обмоток двигателя. Это часто приходиться делать оопытным путем. Если соединение "треугольником" не позволяет разогнать двигатель, можно попробовать применить схему "разорванная звезда" (рис.7).

* с использованием материала статьи Ю.А.Сытник "Использование сборки конденсаторов для запуска электродвигателя"

Схемы торможения 3-х фазных асинхронных двигателей

Данное устройство торможения имеет авторское свидетельство СССР №1295495 кл. Н 02 Р3/24, 1987.
Рассматриваемый электропривод содержит два асинхронных двигателя, контакты КМ1 линейного контактора. Одни выводы его подключены к 3-х фазной сети, другие подключены к соединенным пофазно статорным обмоткам обоих асинхронных двигателей. Вторые концы двигателя №1 подключены к катодам диодов VD1 — VD3, а вторые концы двигателя №2 — к анодам диодов VD4 — VD6. Между собою аноды первой тройки диодов и катоды второй тройки соединены через резистор R. Кроме этого, вторые концы каждого двигателя подключены к контактам других контакторов КМ2 — КМ5. При такой схеме торможения необходимо, конечно же, чтобы все шесть концов трех обмоток статора были выведены для подключения. При подаче питания через КМ1 должны одновременно замыкаться контакты остальных контакторов. Они зашунтируют диоды, образуя питание обоих двигателей по схеме соединения обмоток "звездой". Режим торможения должен быть спроектирован так, чтобы при выключении электропривода контактор КМ1 оставался какое-то время включенным, а контакты КМ2 — КМ5 разомкнулись. Тогда через обмоки статоров обоих двигателей потечет выпрямленный однополупериодный ток. В результате двигатели тормозятся, а эффективность этого торможения зависит от величины тока через обмотки статоров, который регулируется сопротивлением R. С его помощью устанавливается максимально допустимый ток, что, разумеется, повышает долговечность работы устройства. Режим торможения прекращается при выключении и размыкании контактов КМ1. Время торможения и выключения КМ1 надо согласовать. При окончании торможения контактор КМ1 не должен быть включен.

На рис.9 и рис.10 представлена еще одна схема торможения асинхронного 3-х фазного двигателя. Эта схема обеспечивает торможение любого двигателя до 3кВт в течение 6 секунд. Эту схему мы лично составили и испытывали на производстве со всеми асинхронными 3-х фазными двигателями до 3кВт включительно. Сама схема включения в работу двигателя и его торможения проста и представлена на рис.10. В работу двигатель включается подачей питающего напряжения через контакты контактора К1. Режим торможения осуществляется подачей однополупериодного выпрямленного диодом VD1 напряжения на статор двигателя. Причем одна фаза подается на одну обмотку, а другая на оставшиеся две, которые в режиме торможения соединяются между собою контактами К2.2 и К2.3 контактора К2. Одна из фаз не используется. Сразу, оговоримся, что, если две оставшиеся обмотки не объединить между собою контактами К2.2 и К2.3, а подать вторую фазу только на одну обмотку — торможения не получится. Поэтому для 3-х фазных двигателей там, где общая точка соединения трех обмоток не доступна по конструктивным причинам их намотки, т.е. не выведена наружу, необходимо соединить в режиме торможения две обмотки. А вот на тех двигателях, где общая точка выведена наружу и доступна для монтажа, рекомендуется выпрямленное напряжение подать на две любые обмотки, а третью закоротить контактом контактора К2. Такое решение показано на рис.11.

А вот схема подключения кнопочного поста управления режимами двигателя немного посложнее. Здесь выполнена защита от возможности включения сразу двух режимов во избежании неприятных последствий. Рассмотрим поконкретнее. Схема управления пусковой катушкой К1 почти стандартная за исключением "врезанного" в цепь ее управления нормально замкнутого контакта К2.4 от катушки торможения К2. Он защищает двигатель от включения пускового режима, пока идет процесс торможения и катушка К2 включена. Пока она будет включена, контакт К2.4 будет разомкнут вместе со стоповой кнопкой SB1. Но начнем по порядку.
В исходном состоянии станок выключен и обе управляющие катушки без напряжения. В это время состояние всех нормально открытых, т.е. разомкнутых контактов (далее просто НО) и нормально замкнутых (далее просто НЗ) обеих катушек соответствует показанному на схеме рис.9.
При нажатии кнопки SB2 "ПУСК" начинает поступать напряжение через замкнутый контакт кнопки SB1 "СТОП", далее через пока еще нажатую кнопку SB2 "ПУСК" и далее через НЗ контакт К2.4 обесточенной катушки торможения К2 на катушку контактора К1. Второй конец катушки запитан, разумеется, напрямую. Как только катушка К1 встанет под ток, ее контакт К1.4 "обойдет", т.е. зашунтирует пусковую кнопку SB2 и ее отпускание уже никак не влияет на процесс — двигатель запущен и получает питание 3-х фазной сети через силовые контакты К1.1, К1.2 и К1.3 контактора К1. При этом цепь питания тормозного контактора К2 разорвана НО контактом SB1.2 кнопки "СТОП" и разомкнувшимся контактом К1.5 вставшей под ток пусковой катушки К1.
При необходимости выключить и затормозить двигатель нажимается кнопка SB1 "СТОП". При этом своим НЗ контактом SB1.1 она обрывает цепь питания пускового контактора К1 и замыкает свой НО контакт SB1.2, подготавливая цепь питания контактора К2. В тот момент, когда контактор К1 по факту отключится, его контакт К1.5 до конца замкнет цепь питания К2. Таким образом, назначение контакта К1.5 — это блокировка подачи выпрямленного через диод VD1 напряжения при нажатой кнопке "СТОП" и возможной задержке отпадания силовых контактов К1.1, К1.2 и К1.3 контактора К1 (например, их залипании).
И в заключение необходимо отметить, что используемый в схеме диод применялся типа ВЛ-50.

Читайте так же:
Регулировка карбюратора на скутере холостой ход

Устройство для динамического торможения конденсаторного электродвигателя

схема торможения конденсаторного электродвигателяПредставленная схема устройства по авторскому свидетельству №1023598, КЛ. НО2р 3/24, 15.06.83 предназначена для динамического торможения асинхронного конденсаторного электродвигателя с короткозамкнутым ротором малой мощности, которое обеспечивает его автоматическое торможение при отключении от сети путем кратковременного протекания пульсирующего тока по его обмоткам.
Устройство содержит переключатель SA1, с помощью которого подключается к питающей сети главная обмотка Г и вспомогательная В через фазосдвигающий конденсатор С1. Контакты 1-5 переключателя SA1 в цепи главной обмотки электродвигателя шунтированы последовательной цепочкой из диода VD1 и электролитического конденсатора С2. Конденсатор шунтирован резистором R через контакты 3-4 переключателя SA1, которые соединены последовательно с резистором R. Точка соединения фазосдвигающего конденсатора С1 и вспомогательной обмотки В соединена с выводом 2 переключателя SA1.
В исходном (предпусковом положении) фазосдвигающий конденсатор С1 шунтирован контакты 1-2 переключателя SA1, а его контакты 3-4 в цепи резистора разомкнуты.
Устройство работает следующим образом. При включении электродвигателя с помощь контактов 1-5 переключателя SA1 обтекается током главная и вспомогательная обмотки через конденсатор С1. При этом контакты 3-4 переключателя SA1 шунтируют резистором конденсатор С2. Электродвигатель запускается. Цепочка из диода, резистора и конденсатора С2 шунтируется включенными контактами 1-5 переключателя SA1 и на работу не влияет.
При отключении конденсаторного электродвигателя от сети контактами 1-5 переключателя SA1 размыкаются его контакты 3-4 в цепи резистора, контактами 1-2 шунтируется фазосдвигающий конденсатор С1, а главная обмотка Г и вспомогательная В, соединенные параллельно, обтекаются выпрямленным однополупериодным током сети через элементы VD1 и С2, в результате чего происходит торможение электродвигателя. По окончании заряда конденсатора С2 диод VD1 запирается им, в результате чего ток по обмотка Г и В прекращается. Повторный запуск двигателя вызывает разряд конденсатора С2 на резистор R через замкнутые контакты 3-4 переключателя SA1, и схема готова к новомй циклу торможения.
В устройстве в качестве переключателя SA1 можно использовать любой, подходящий по току и напряжению. Тип диода VD1 и конденсатора С2 определяются мощностью электродвигателя. для двигателя мощностью до 0,6кВт в качестве диода VD1 можно использовать диод типа КД 227Ж на ток 5А и напряжение 800В или 2Д203Г, 2Д203Д на 10А и 700В, а также диоды В10-10. В10-14 на ток 10А и напряжение от 700В и выше. Подойдут и любые другие на указанные ток и напряжение. Возможно использование диодов старой серии на ток не ниже 5А, включив из по два последовательно, например, Д232..Д234 или Д246..Д248 с любым буквенным индексом. В этом случае диоды необходимо шунтировать резисторами типа МЛТ-1 сопротивлением 150..200кОм. Конденсаторо С2 — электролитический на напряжение не менее 400В. Емкость его определяют экспериментально для получения требуемого времени торможения. Разрядный резистор типа МЛТ-2 сопротивлением 150. 200кОм.
"Электрик", 2005г, №5

Читайте так же:
Программы для синхронизации времени компьютеров в локальной сети

Способы регулирования скорости асинхронного двигателя

Способы регулирования скорости вращения асинхронного двигателя

Почти все станки в качестве электропривода оснащаются асинхронными двигателями. У них простая конструкция и не высокая стоимость. В связи с этим важным оказывается регулирование скорости асинхронного двигателя. Однако в стандартной схеме включения управлять его оборотами можно только с помощью механических передаточных систем (редукторы, шкивы), что не всегда удобно. Электрическое управление оборотами ротора имеет больше преимуществ, хотя оно и усложняет схему подключения асинхронного двигателя.

Для некоторых узлов автоматического оборудования подходит именно электрическое регулирование скорости вращения вала асинхронного электродвигателя. Только так можно добиться плавной и точной настройки рабочих режимов. Существует несколько способов управления частотой вращения путём манипуляций с частотой, напряжением и формой тока. Все они показаны на схеме.

Из представленных на рисунке способов, самыми распространёнными для регулирования скорости вращения ротора являются изменение следующих параметров:

  • напряжения подаваемого на статор,
  • вспомогательного сопротивления цепи ротора,
  • числа пар полюсов,
  • частоты рабочего тока.

Последние два способа позволяют изменять скорость вращения без значительного снижения КПД и потери мощности, остальные способы регулировки способствуют снижению КПД пропорционально величине скольжения. Но и у тех и других есть свои преимущества и недостатки. Поскольку чаще всего на производстве применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, то все дальнейшие обсуждения будут касаться именно этого типа электродвигателей.

Частотное регулирование

Для частотного регулирования применяют в основном полупроводниковые преобразователи. Их принцип действия основан на особенности работы асинхронного двигателя, где частота вращения магнитного поля статора зависит от частоты напряжения питающей сети. Скорость вращения поля статора определяется по следующей формуле:

n1 = 60f/p, где n1 — частота вращения поля (об/мин), f-частота питающей сети (Гц), p-число пар полюсов статора, 60 — коэффициент пересчета мерности.

Для эффективной работы асинхронного электродвигателя без потерь нужно вместе с частотой изменять и подаваемое напряжение. Напряжение должно меняться в зависимости от момента нагрузки. Если нагрузка постоянная, то напряжение изменяется пропорционально частоте.

Современные частотные регуляторы позволяют уменьшать и увеличивать обороты в широком диапазоне. Это обеспечило их широкое применение в оборудовании с управляемой протяжкой, например, в многоконтактных станках сварной сетки. В них скорость вращения асинхронного двигателя, приводящего в движение намоточный вал, регулируется полупроводниковым преобразователем. Такая регулировка позволяет оператору, следящему за правильностью выполнения технологических операций, ступенчато ускоряться или замедляться по мере настройки станка.

Остановимся на принципе работы преобразователя частоты более подробно. В его основе лежит принцип двойного преобразования. Состоит регулятор из выпрямителя, импульсного инвертора и системы управления. В выпрямителе синусоидальное напряжение преобразуется в постоянное и подаётся на инвертор. В составе силового трёхфазного импульсного инвертора есть шесть транзисторных переключателей. Через эти автоматические ключи постоянное напряжение подаётся на обмотки статора так, что в нужный момент на соответствующие обмотки поступает то прямой, то обратный ток со сдвигом фаз 120°. Таким образом, постоянное напряжение трансформируется в переменное трёхфазное напряжение нужной амплитуды и частоты.

Необходимые параметры задаются через модуль управления. Автоматическая регулировка работы ключей осуществляется по принципу широтно-импульсной модуляции. В качестве силовых переключателей используются мощные IGBT-транзисторы. Они, по сравнению с тиристорами, имеют высокую частоту переключения и выдают почти синусоидальный ток с минимальными искажениями. Не смотря на практичность таких устройств, их стоимость для двигателей средней и высокой мощности остаётся очень высокой.

Регулировка скорости вращения асинхронного двигателя методом изменения числа пар полюсов

Регулировка скорости вращения асинхронного двигателя методом изменения числа пар полюсов также относится к наиболее распространённым методам управления электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Такие моторы называются многоскоростными. Есть два способа осуществления этого метода:

  • укладывание сразу нескольких обмоток с разными числами пар полюсов в общие пазы статора,
  • применение специальной намотки с возможностью переключения существующих обмоток под нужное число пар полюсов.

В первом случае чтобы уложить в пазы дополнительные обмотки нужно уменьшить сечение провода, а это приводит к уменьшению номинальной мощности электродвигателя. Во втором случае имеет место усложнение коммутационной аппаратуры, особенно для трёх и более скоростей, а также ухудшаются энергетические характеристики. Более подробно этот и другие способы регулирования скорости асинхронного двигателя описаны в архивном файле, который можно скачать внизу страницы.

Обычно многоскоростные двигатели выпускаются на 2, 3 или 4 скорости вращения, причем 2-х скоростные двигатели выпускаются с одной обмоткой на статоре и с переключением числа пар полюсов в отношении 2 : 1 = р2 : pt , 3-х скоростные двигатели — с двумя обмотками на статоре, из которых одна выполняется с переключением 2 : 1 = Рг : Pi , 4-х скоростные двигатели — с двумя обмотками на статоре, каждая из которых выполняется с переключением числа пар полюсов в отношении 2:1. Многоскоростными электродвигателями оснащаются различные станки, грузовые и пассажирских лифты, они используются для приводов вентиляторов, насосов и т.д.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector