Regulácia frekvencie asynchrónneho motora

V súčasnosti je široko používané frekvenčné riadenie uhlovej rýchlosti otáčania elektrického pohonu s asynchrónnym motorom, pretože umožňuje v širokom rozsahu plynule meniť rýchlosť otáčania rotora nad aj pod nominálnu hodnotu.

Frekvenčné meniče sú moderné, high-tech zariadenia so širokým rozsahom nastavenia, ktoré majú rozsiahlu sadu funkcií na riadenie asynchrónnych motorov. Najvyššia kvalita a spoľahlivosť umožňuje ich použitie v rôznych priemyselných odvetviach na ovládanie pohonov čerpadiel, ventilátorov, dopravníkov a pod.

Frekvenčné meniče pre napájacie napätie sú rozdelené na jednofázové a trojfázové, ale podľa konštrukcie na točivé a statické elektrické stroje. V meničoch elektrických strojov sa premenná frekvencia získava použitím konvenčných alebo špeciálnych elektrických strojov. V statické frekvenčné meniče zmena frekvencie napájacieho prúdu sa dosiahne použitím elektrických prvkov, ktoré nemajú žiadny pohyb.

Obvod frekvenčného meniča indukčného motora

Výstupný signál frekvenčného meniča

Frekvenčné meniče pre jednofázové siete dokážu zabezpečiť elektrický pohon pre výrobné zariadenia s výkonom až 7,5 kW. Charakteristickým znakom konštrukcie moderných jednofázových meničov je, že na vstupe je jedna fáza s napätím 220 V a na výstupe sú tri fázy s rovnakou hodnotou napätia, čo umožňuje pripojenie trojfázových elektromotorov k zariadenie bez použitia kondenzátorov.

Frekvenčné meniče napájané 380V trojfázovou sieťou sú dostupné vo výkonovom rozsahu od 0,75 do 630 kW. V závislosti od hodnoty výkonu sa zariadenia vyrábajú v polymérových kombinovaných a kovových puzdrách.

Najpopulárnejšou riadiacou stratégiou pre indukčné motory je vektorové riadenie. V súčasnosti väčšina frekvenčných meničov implementuje vektorové riadenie alebo dokonca bezsenzorové vektorové riadenie (tento trend sa vyskytuje u frekvenčných meničov, ktoré pôvodne implementovali skalárne riadenie a nemajú svorky na pripojenie snímača rýchlosti).

V závislosti od typu výstupného zaťaženia sa frekvenčné meniče delia podľa typu implementácie:

• pre pohony čerpadiel a ventilátorov;

• pre všeobecný priemyselný elektrický pohon;

• pracuje ako súčasť elektromotorov pracujúcich s preťažením.

Mechanické charakteristiky typických zaťažení

Moderné frekvenčné meniče majú rozmanitú sadu funkčných charakteristík, napríklad majú manuálne a automatické riadenie rýchlosti a smeru otáčania motora, ako aj vstavaný potenciometer na ovládacom paneli.Obdarený možnosťou nastavenia výstupného frekvenčného rozsahu od 0 do 800 Hz.

Meniče sú schopné automaticky riadiť asynchrónny motor podľa signálov z periférnych snímačov a poháňať elektrický pohon podľa daného časovacieho algoritmu. Podpora funkcií automatického obnovenia v prípade krátkodobého výpadku napájania. Vykonajte prechodné ovládanie zo vzdialenej konzoly a chráňte elektromotory pred preťažením.

Vzťah medzi uhlovou rýchlosťou otáčania a frekvenciou napájacieho prúdu vyplýva z rovnice

ωo = 2πe1/ p

Pri konštantnom napájacom napätí U1 a zmene frekvencie sa mení magnetický tok indukčného motora. Zároveň je pre lepšie využitie magnetického systému s poklesom frekvencie napájania potrebné úmerne znížiť napätie, inak sa výrazne zvýši magnetizačný prúd a straty v oceli.

Podobne so zvyšovaním napájacej frekvencie sa musí úmerne zvyšovať napätie, aby bol magnetický tok konštantný, pretože inak (pri konštantnom krútiacom momente hriadeľa) to spôsobí zvýšenie prúdu rotora, preťaženie jeho vinutí prúdom a zníženie maximálneho krútiaceho momentu.

Racionálny zákon o regulácii napätia závisí od povahy momentu odporu.

Pri konštantnom momente statického zaťaženia (Ms = konšt.) treba napätie regulovať úmerne jeho frekvencii U1 / f1 = konšt. Pre charakter zaťaženia ventilátora má pomer tvar U1 / f21 = konšt.

So záťažovým momentom nepriamo úmerným otáčkam U1 /√f1 = konšt.

Na obrázkoch nižšie je znázornená zjednodušená schéma zapojenia a mechanické charakteristiky indukčného motora s frekvenčným riadením uhlovej rýchlosti.

Schéma zapojenia frekvenčného meniča k asynchrónnemu motoru

Charakteristiky pre zaťaženie s konštantným statickým momentom odporu

NSfunkcie na nabíjanie ventilátora

Charakteristiky pri statickom zaťažení krútiaceho momentu nepriamo úmerného uhlovej rýchlosti otáčania

Frekvenčná regulácia otáčok asynchrónneho motora umožňuje meniť uhlovú rýchlosť otáčania v rozsahu — 20 … 30 až 1. Regulácia otáčok asynchrónneho motora smerom nadol od hlavného prebieha prakticky na nulu.

Pri zmene frekvencie napájacej siete závisí horná hranica otáčok asynchrónneho motora od jeho mechanických vlastností, najmä preto, že pri frekvenciách nad nominálnym asynchrónnym motorom pracuje s lepšími energetickými charakteristikami ako pri nižších frekvenciách. Preto, ak je v systéme pohonu použitá prevodovka, musí sa toto frekvenčné riadenie motora vykonávať nielen smerom nadol, ale aj nahor od menovitého bodu až po maximálne prípustné otáčky za podmienok mechanickej pevnosti motora. rotor.

Keď sa otáčky motora zvýšia nad hodnotu uvedenú v jeho pase, frekvencia zdroja energie by nemala prekročiť nominálnu hodnotu najviac 1,5 - 2 krát.

Frekvenčná metóda je najsľubnejšia pre reguláciu indukčného motora s rotorom vo veveričke. Výkonové straty pri takejto regulácii sú malé, keďže nie sú sprevádzané nárastom v pošmyknutia… Výsledné mechanické vlastnosti sú vysoko tuhé.