Regulace otáček asynchronního motoru

Nejběžnější způsoby regulace otáček asynchronního motoru jsou: změna přídavného odporu obvodu rotoru, změna napětí přiváděného do vinutí statoru, změna frekvence napájecího napětí a také přepínání 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 zvýšení skluzu, protože n = n o (1 – s).

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. K tomu je mezi střídavou síť se standardním napětím U1nom a stator elektromotoru zapojen regulátor napětí.

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

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 n cr.

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

Protože frekvence otáčení magnetického pole statoru je n o = 60 f / p, lze rychlost otáčení asynchronního motoru řídit změnou frekvence napájecího napětí.

Princip frekvenčního způsobu regulace otáček asynchronního motoru spočívá v tom, že změnou frekvence napájecího napětí lze v souladu s výrazem při konstantním počtu pólových párů p měnit úhlovou rychlost n o. 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.

Většina moderních frekvenčních měničů je postavena 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 I out a výstupního napětí se provádí díky vysokofrekvenční pulzně šířkové modulaci.

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 o = 60 f / p vyplývá, že při změně počtu pólových párů p se získají mechanické charakteristiky s různými frekvencemi otáčení n o magnetického 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 dvojitou hvězdu; b – od trojúhelníku po 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.

Použité materiály z knihy Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Elektrická zařízení zemědělských podniků.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře