Regulácia rýchlosti indukčného motora

Najbežnejšie sú tieto spôsoby riadenia otáčok asynchrónneho motora: zmena dodatočného odporu obvodu rotora, zmena napätia privádzaného do vinutia statora, zmena frekvencie napájacieho napätia, ako aj ako prepínanie počtu pólov.

Regulácia otáčok indukčného motora zavedením odporov do obvodu rotora

Úvod odpory v obvode rotora vedie k zvýšeniu výkonových strát a zníženiu otáčok rotora motora v dôsledku zvýšenia sklzu, pretože n = nО (1 — s).

Obr. 1 vyplýva, že pri zvyšovaní odporu v obvode rotora pri rovnakom krútiacom momente klesajú otáčky motora.

Tvrdosť mechanické vlastnosti výrazne klesá s klesajúcou rýchlosťou otáčania, čo obmedzuje rozsah regulácie na (2 — 3): 1. Nevýhodou tejto metódy sú značné straty energie, ktoré sú úmerné sklzu. Takáto úprava je možná len pre rotorový motor. 

Regulácia rýchlosti otáčania indukčného motora zmenou napätia statora

Zmena napätia aplikovaného na vinutie statora asynchrónneho motora vám umožňuje nastaviť rýchlosť pomocou pomerne jednoduchých technických prostriedkov a riadiacich schém. Na tento účel je medzi sieť striedavého prúdu so štandardným napätím U1nom a stator elektromotora zapojený regulátor napätia.

Pri nastavovaní rýchlosti asynchrónny motor zmena napätia aplikovaného na vinutie statora, kritický moment Mcr asynchrónneho motora sa mení úmerne so štvorcom napätia aplikovaného na motor Uret (obr. 3) a sklz z Ureg nezávisí.

Ryža. 1. Mechanická charakteristika asynchrónneho motora s vinutým rotorom pri rôznych odporoch rezistorov zahrnutých v obvode rotora

Ryža. 2. Schéma regulácie otáčok indukčného motora zmenou napätia statora

Ryža. 3. Mechanické charakteristiky indukčného motora pri zmene napätia aplikovaného na vinutia statora

Ak je moment odporu hnaného stroja väčší rozbehový moment elektromotora (Ms> Mstart), potom sa motor nebude otáčať, preto je potrebné ho spustiť na menovitom napätí Unom alebo na voľnobeh.

Takto je možné regulovať rýchlosť otáčania indukčných motorov s kotvou nakrátko iba s ventilátorovým zaťažením. Okrem toho sa musia použiť špeciálne motory s vysokým sklzom. Rozsah ovládania je malý, do nkr.

Ak chcete zmeniť napätie, použite trojfázové autotransformátory a tyristorové regulátory napätia.

Ryža. 4.Schéma tyristorového regulátora napätia systému regulácie otáčok - indukčný motor (TRN - IM)

Riadenie asynchrónneho motora s uzavretou slučkou podľa schémy regulátora napätia tyristora - elektromotor umožňuje nastaviť rýchlosť asynchrónneho motora so zvýšeným sklzom (takéto motory sa používajú vo ventilačných jednotkách).

Regulácia rýchlosti otáčania indukčného motora zmenou frekvencie napájacieho napätia

Pretože frekvencia otáčania magnetického poľa statora č = 60e/p, nastavenie rýchlosti otáčania indukčného motora je možné vykonať zmenou frekvencie napájacieho napätia.

Princíp frekvenčnej metódy regulácie otáčok asynchrónneho motora spočíva v tom, že zmenou frekvencie napájacieho napätia, v súlade s výrazom s konštantným počtom pólových párov p, možno meniť uhlovú rýchlosť magnetické pole statora.

Táto metóda poskytuje plynulé riadenie rýchlosti v širokom rozsahu a mechanické vlastnosti majú vysokú tuhosť.

Pre získanie vysokého energetického výkonu asynchrónnych motorov (výkonové koeficienty, účinnosť, preťaženie) je potrebné meniť napájacie napätie súčasne s frekvenciou. Zákon zmeny napätia závisí od charakteru zaťažujúceho momentu Ms. Pri konštantnom zaťažení krútiaceho momentu musí byť napätie statora riadené v pomere k frekvencii.

Schematický diagram frekvenčného elektrického pohonu je znázornený na obr. 5 a mechanické charakteristiky frekvenčne ladeného IM sú znázornené na obr. 6.

Ryža. 5.Schéma frekvenčného meniča

Ryža. 6. Mechanická charakteristika asynchrónneho motora s reguláciou frekvencie

Keď sa frekvencia f znižuje, kritický moment v oblasti nízkych otáčok mierne klesá. Je to spôsobené zvýšením vplyvu aktívneho odporu vinutia statora so súčasným poklesom frekvencie a napätia.

Frekvenčná regulácia otáčok asynchrónneho motora umožňuje meniť otáčky v rozsahu (20 — 30): 1. Frekvenčná metóda je najperspektívnejšia pre reguláciu asynchrónneho motora s rotorom vo veveričke. Straty výkonu pri tomto usporiadaní sú malé, pretože straty sklzu sú minimálne.

Najmodernejšie frekvenčné meniče postavené podľa schémy dvojitej konverzie. Pozostávajú z týchto hlavných častí: jednosmerný medziobvod (neriadený usmerňovač), impulzný menič výkonu a riadiaci systém.

Jednosmerný medziobvod pozostáva z neriadeného usmerňovača a filtra. Striedavé napätie napájacej siete sa mení na jednosmerné napätie.

Výkonový trojfázový impulzný menič obsahuje šesť tranzistorových spínačov. Každé vinutie motora je pripojené cez príslušný spínač na kladné a záporné svorky usmerňovača. Striedač premieňa usmernené napätie na trojfázové striedavé napätie požadovanej frekvencie a amplitúdy, ktoré sa privádza na vinutia statora elektromotora.

Vo výstupných stupňoch meniča sa ako spínače používajú výkonové spínače. IGBT tranzistory… V porovnaní s tyristormi majú vyššiu spínaciu frekvenciu, čo im umožňuje vytvárať sínusový výstupný signál s minimálnym skreslením.Regulácia výstupnej frekvencie Výstupné a výstupné napätie je realizované vysokofrekvenčne pulzná šírková modulácia.

Ovládanie rýchlosti spínania indukčného motora Pólový pár

Stupňovitú reguláciu rýchlosti je možné vykonať pomocou špeciálneho viacrýchlostné indukčné motory s veveričkovou klietkou. 

Z výrazu no = 60e/ p vyplýva, že pri zmene počtu pólových párov p sa pre magnetické pole statora získajú mechanické charakteristiky s rôznymi rýchlosťami otáčania. Pretože hodnota p je určená celými číslami, prechod z jednej charakteristiky na druhú v procese úpravy je postupný.

Existujú dva spôsoby, ako zmeniť počet párov pólov. V prvom prípade sú do štrbín statora umiestnené dve vinutia s rôznym počtom pólov. Pri zmene rýchlosti je jedno z vinutí pripojené k sieti.V druhom prípade sa vinutie každej fázy skladá z dvoch častí, ktoré sú zapojené paralelne alebo sériovo. V tomto prípade sa počet pólových párov zmení dvakrát.

Ryža. 7. Schémy prepínania vinutí asynchrónneho motora: a — z jednej hviezdy na dvojitú hviezdu; b — od trojuholníka k dvojitej hviezde

Regulácia otáčok zmenou počtu párov pólov je ekonomická a mechanické vlastnosti zachovávajú tuhosť. Nevýhodou tohto spôsobu je stupňovitá povaha zmeny rýchlosti indukčného motora rotora s kotvou nakrátko. Dvojrýchlostné motory sú k dispozícii s 4/2, 8/4, 12/6 pólmi. 12/8/6/4 pólový štvorrýchlostný elektromotor má dve spínacie vinutia.

Použité materiály z knihy Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Elektrické zariadenia poľnohospodárskych podnikov.