Регулювання швидкості асинхронного двигуна

27.07.2015

Регулювання швидкості асинхронного двигуна


Довгий час в промисловості використовуються регульовані електроприводи на базі ПЕКЛО, але, останнім часом виникла потреба в регулювання швидкості асинхронних двигунів .

Частота обертання ротора дорівнює

При цьому, синхронна частота обертання залежить від частоти напруги і числа пар полюсів

Виходячи з цього, можна зробити висновок, що регулювати швидкість ПЕКЛО можна з допомогою зміни ковзання, частоти і кількості пар полюсів.

Розглянемо основні способи регулювання.

Регулювання швидкості за допомогою зміни активного опору в ланцюзі ротора

Цей спосіб регулювання швидкості застосовується в двигунах з фазним ротором. При цьому в ланцюг обмотки ротора включається реостат, яким можна плавно збільшувати опір. Зі збільшенням опору, ковзання двигуна зростає, а швидкість падає. Таким чином, забезпечується регулювання швидкості вниз від природної характеристики.

Недоліком даного способу є його неекономічність, так як при збільшенні ковзання, втрати в ланцюзі ротора зростають, отже, ККД двигуна падає. Плюс до цього, механічна характеристика двигуна стає більш пологою і м’якою, з-за чого невелика зміна моменту навантаження на валу, викликає велике зміна частоти обертання.

Регулювання швидкості даними способом не ефективно, але, незважаючи на це застосовується в двигунах з фазним ротором.

Регулювання швидкості двигуна з допомогою зміни напруги живлення


Даний спосіб регулювання можна здійснити, якщо включити в ланцюг автотрансформатор, перед статором, після живлячих проводів. При цьому, якщо знижувати напругу на виході автотрансформатора, то двигун буде працювати на зниженій напрузі. Це призведе до зниження частоти обертання двигуна при постійному моменті навантаження, а також до зниження перевантажувальної здатності двигуна. Це пов’язано з тим, що при зменшенні напруги живлення, максимальний момент двигуна зменшується в квадрат раз. Крім того, цей момент зменшується швидше, ніж струм у ланцюзі ротора, а значить, зростають і втрати, з подальшим нагріванням двигуна.

Спосіб регулювання зміною напруги, можливий тільки вниз від природної характеристики, так як збільшувати напругу вище номінального не можна, тому що це може призвести до великих втрат у двигуні, перегріву і виходу його з ладу.

Крім автотрансформатора, можна використовувати тиристорний регулятор напруги.

Регулювання швидкості за допомогою зміни частоти живлення


При даному способі регулювання, до двигуна підключається перетворювач частоти (ПЧ). Найчастіше це тиристорний перетворювач частоти. Регулювання швидкості здійснюється зміною частоти напруги f, так як вона в даному випадку впливає на синхронну швидкість обертання двигуна.

При зниженні частоти напруги, перевантажувальна здатність двигуна буде падати, щоб цього не допустити, потрібно підвищити величину напруги U1. Значення на яке потрібно підвищити, залежить від того який привід. Якщо регулювання проводиться з постійним моментом навантаження на валу, то напруга потрібно змінювати пропорційно зміні частоти (при зниженні швидкості). При збільшенні швидкості цього робити не слід, напруга повинна залишатися на номінальному значенні, інакше це може завдати шкоди двигуну.

Якщо регулювання швидкості здійснюється з постійною потужністю двигуна (наприклад, у металорізальних верстатах), то зміна напруги U1 необхідно проводити пропорційно квадратному кореню зміни частоти f1 .

При регулюванні установок з вентиляторною характеристикою. необхідно змінювати підводиться напруга U1 пропорційно квадрату зміни частоти f1 .

Регулювання за допомогою зміни частоти, є найбільш прийнятним варіантом для асинхронних двигунів, так як при ньому забезпечується регулювання швидкості в широкому діапазоні, без значних втрат і зниження перевантажувальних здібностей двигуна.

Регулювання швидкості АД зміною числа пар полюсів

Такий спосіб регулювання можливий тільки в багатошвидкісних асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором, так як число полюсів цього ротора, завжди дорівнює кількості полюсів статора.

У відповідності з формулою, яка розглядалася вище, швидкість двигуна можна регулювати зміною числа пар полюсів. Причому, зміна швидкості відбувається східчасто, так як кількість полюсів приймають тільки певні значення – 1,2,3,4,5.

Зміна кількості полюсів досягається перемиканням котушкових груп статорної обмотки. При цьому котушки з’єднуються різними схемами з’єднання, наприклад «зірка — зірка» або «зірка – подвійна зірка». Перша схема з’єднання дає зміна кількості полюсів у співвідношенні 2:1. При цьому забезпечується постійна потужність двигуна при перемиканні. Друга схема змінює кількість полюсів в такому ж співвідношенні, але при цьому забезпечує постійний момент двигуна.

Застосування даного способу регулювання виправдано збереженням ККД і коефіцієнта потужності при перемиканні. Мінусом є більш складна і збільшена конструкція двигуна, а також збільшення його вартості.

Короткий опис статті: регулятор частоти обертання асинхронного двигуна Довгий час в промисловості використовуються регульовані електроприводи на базі ПЕКЛО, але, останнім часом виникла потреба в регулюванні швидкості асинхронних двигунів. регулювання швидкості, асинхронний двигун, способи,зміна активного опору, частоти, напруги, полюсів

Джерело: Регулювання швидкості асинхронного двигуна

Також ви можете прочитати