Ρύθμιση ταχύτητας επαγωγικού κινητήρα

Οι πιο συνηθισμένες είναι οι ακόλουθες μέθοδοι ελέγχου της ταχύτητας ενός ασύγχρονου κινητήρα: μια αλλαγή στην πρόσθετη αντίσταση του κυκλώματος του δρομέα, μια αλλαγή στην τάση που παρέχεται στην περιέλιξη του στάτη, μια αλλαγή στη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας, καθώς και ως αλλαγή του αριθμού των πόλων.

Ρύθμιση της ταχύτητας ενός κινητήρα επαγωγής με την εισαγωγή αντιστάσεων στο κύκλωμα του δρομέα

Εισαγωγή αντιστάσεις στο κύκλωμα του ρότορα οδηγεί σε αύξηση των απωλειών ισχύος και μείωση της ταχύτητας του ρότορα του κινητήρα λόγω αύξησης της ολίσθησης, αφού n = nО (1 — s).

Σύκο. 1 προκύπτει ότι καθώς η αντίσταση στο κύκλωμα του δρομέα αυξάνεται με την ίδια ροπή, οι στροφές του κινητήρα μειώνονται.

Σκληρότητα μηχανικά χαρακτηριστικά μειώνεται σημαντικά με τη μείωση της ταχύτητας περιστροφής, η οποία περιορίζει το εύρος ελέγχου σε (2 — 3): 1. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι οι σημαντικές απώλειες ενέργειας, οι οποίες είναι ανάλογες με την ολίσθηση. Μια τέτοια προσαρμογή είναι δυνατή μόνο για κινητήρας ρότορα. 

Ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής ενός επαγωγικού κινητήρα με αλλαγή της τάσης του στάτη

Μια αλλαγή στην τάση που εφαρμόζεται στην περιέλιξη του στάτη ενός ασύγχρονου κινητήρα σάς επιτρέπει να ρυθμίσετε την ταχύτητα χρησιμοποιώντας σχετικά απλά τεχνικά μέσα και σχήματα ελέγχου. Για να γίνει αυτό, ένας ρυθμιστής τάσης συνδέεται μεταξύ ενός δικτύου εναλλασσόμενου ρεύματος με τυπική τάση U1nom και του στάτορα του ηλεκτροκινητήρα.

Κατά τη ρύθμιση της ταχύτητας ασύγχρονος κινητήρας αλλαγή στην τάση που εφαρμόζεται στην περιέλιξη του στάτη, η κρίσιμη στιγμή του ασύγχρονου κινητήρα Mcr ποικίλλει ανάλογα με το τετράγωνο της τάσης που εφαρμόζεται στον κινητήρα Uret (Εικ. 3) και η ολίσθηση από το Ureg δεν εξαρτάται.

Ρύζι. 1. Μηχανικά χαρακτηριστικά επαγωγικού κινητήρα με τυλιγμένο ρότορα σε διαφορετικές αντιστάσεις αντιστάσεων που περιλαμβάνονται στο κύκλωμα του δρομέα

Ρύζι. 2. Σχέδιο ρύθμισης της ταχύτητας ενός επαγωγικού κινητήρα με αλλαγή της τάσης του στάτη

Ρύζι. 3. Μηχανικά χαρακτηριστικά επαγωγικού κινητήρα κατά την αλλαγή της τάσης που εφαρμόζεται στις περιελίξεις του στάτη

Αν η ροπή αντίστασης του κινούμενου μηχανήματος είναι μεγαλύτερη ροπή εκκίνησης του ηλεκτροκινητήρα (Ms> Mstart), τότε ο κινητήρας δεν θα περιστραφεί, επομένως είναι απαραίτητο να τον εκκινήσετε στην ονομαστική τάση Unom ή στο ρελαντί.

Είναι επομένως δυνατό να ρυθμιστεί η ταχύτητα περιστροφής των επαγωγικών κινητήρων με κλωβό σκίουρου μόνο με φορτίο που μοιάζει με ανεμιστήρα. Επιπλέον, πρέπει να χρησιμοποιούνται ειδικοί κινητήρες υψηλής ολίσθησης. Το εύρος ελέγχου είναι μικρό, μέχρι nkr.

Για να αλλάξετε την τάση, εφαρμόστε τριφασικοί αυτομετασχηματιστές και ρυθμιστές τάσης θυρίστορ.

Ρύζι. 4.Σχηματικό ρυθμιστή τάσης θυρίστορ συστήματος ελέγχου ταχύτητας κλειστού βρόχου - κινητήρας επαγωγής (TRN - IM)

Έλεγχος κλειστού βρόχου ενός ασύγχρονου κινητήρα κατασκευασμένο σύμφωνα με το σχήμα ρυθμιστή τάσης θυρίστορ — ο ηλεκτροκινητήρας σάς επιτρέπει να ρυθμίσετε την ταχύτητα ενός ασύγχρονου κινητήρα με αυξημένη ολίσθηση (τέτοιοι κινητήρες χρησιμοποιούνται σε μονάδες εξαερισμού).

Ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής ενός επαγωγικού κινητήρα με αλλαγή της συχνότητας της τάσης τροφοδοσίας

Δεδομένου ότι η συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα όχι = 60e/p, τότε η ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής του κινητήρα επαγωγής μπορεί να πραγματοποιηθεί αλλάζοντας τη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας.

Η αρχή της μεθόδου συχνότητας για τη ρύθμιση της ταχύτητας ενός ασύγχρονου κινητήρα έγκειται στο γεγονός ότι αλλάζοντας τη συχνότητα της τάσης τροφοδοσίας, σύμφωνα με την έκφραση με σταθερό αριθμό ζευγών πόλων p, η γωνιακή ταχύτητα μπορεί να αλλάξει κατά μαγνητικό πεδίο του στάτορα.

Αυτή η μέθοδος παρέχει ομαλό έλεγχο ταχύτητας σε ένα ευρύ φάσμα και τα μηχανικά χαρακτηριστικά έχουν υψηλή ακαμψία.

Προκειμένου να επιτευχθεί υψηλή ενεργειακή απόδοση των ασύγχρονων κινητήρων (συντελεστές ισχύος, απόδοση, χωρητικότητα υπερφόρτωσης), είναι απαραίτητο να αλλάξετε την τάση τροφοδοσίας ταυτόχρονα με τη συχνότητα. Ο νόμος της μεταβολής της τάσης εξαρτάται από τη φύση της ροπής φόρτωσης Ms. Σε σταθερό φορτίο ροπής, η τάση του στάτη πρέπει να ελέγχεται ανάλογα με τη συχνότητα.

Ένα σχηματικό διάγραμμα μιας ηλεκτρικής κίνησης συχνότητας φαίνεται στο σχ. 5, και τα μηχανικά χαρακτηριστικά του IM με συντονισμένη συχνότητα φαίνονται στο Σχ. 6.

Ρύζι. 5.Σχηματική απεικόνιση της μονάδας συχνότητας

Ρύζι. 6. Μηχανικά χαρακτηριστικά ασύγχρονου κινητήρα με ρύθμιση συχνότητας

Καθώς η συχνότητα f μειώνεται, η κρίσιμη στιγμή μειώνεται ελαφρώς στην περιοχή των χαμηλών ταχυτήτων περιστροφής. Αυτό οφείλεται στην αύξηση της επίδρασης της ενεργού αντίστασης της περιέλιξης του στάτη με ταυτόχρονη μείωση της συχνότητας και της τάσης.

Ρύθμιση συχνότητας Η ταχύτητα του ασύγχρονου κινητήρα σάς επιτρέπει να αλλάξετε την ταχύτητα στην περιοχή (20 — 30): 1. Η μέθοδος συχνότητας είναι η πιο υποσχόμενη για τη ρύθμιση ενός ασύγχρονου κινητήρα με ρότορα σε κλωβό σκίουρου. Οι απώλειες ισχύος με αυτή τη διάταξη είναι μικρές επειδή οι απώλειες ολίσθησης είναι ελάχιστες.

Οι πιο σύγχρονοι μετατροπείς συχνότητας κατασκευασμένοι σύμφωνα με το σχήμα διπλής μετατροπής. Αποτελούνται από τα ακόλουθα κύρια μέρη: Σύνδεσμος DC (μη ελεγχόμενος ανορθωτής), μετατροπέας παλμικής ισχύος και σύστημα ελέγχου.

Ο σύνδεσμος DC αποτελείται από έναν μη ελεγχόμενο ανορθωτή και ένα φίλτρο. Η εναλλασσόμενη τάση του δικτύου τροφοδοσίας μετατρέπεται σε τάση συνεχούς ρεύματος.

Ο τριφασικός παλμικός μετατροπέας ισχύος περιέχει έξι διακόπτες τρανζίστορ. Κάθε περιέλιξη κινητήρα συνδέεται μέσω του αντίστοιχου διακόπτη στους θετικούς και αρνητικούς ακροδέκτες του ανορθωτή. Ο μετατροπέας μετατρέπει την ανορθωμένη τάση σε τριφασική εναλλασσόμενη τάση της επιθυμητής συχνότητας και πλάτους, η οποία εφαρμόζεται στις περιελίξεις του στάτη του ηλεκτροκινητήρα.

Στα στάδια εξόδου του μετατροπέα, οι διακόπτες ισχύος χρησιμοποιούνται ως διακόπτες. Τρανζίστορ IGBT… Σε σύγκριση με τα θυρίστορ, έχουν υψηλότερη συχνότητα μεταγωγής, η οποία τους επιτρέπει να παράγουν ένα ημιτονοειδές σήμα εξόδου με ελάχιστη παραμόρφωση.Ρύθμιση της συχνότητας εξόδου Οι τάσεις κατάντη και εξόδου πραγματοποιούνται με υψηλή συχνότητα διαμόρφωση πλάτους παλμού.

Έλεγχος της ταχύτητας μεταγωγής ενός ζεύγους πόλων κινητήρα επαγωγής

Ο έλεγχος κλιμακωτής ταχύτητας μπορεί να πραγματοποιηθεί με χρήση ειδικών κινητήρες επαγωγής πολλαπλών ταχυτήτων κλουβί σκίουρου. 

Από την έκφραση no = 60e/ p προκύπτει ότι όταν αλλάζει ο αριθμός των ζευγών πόλων p, προκύπτουν μηχανικά χαρακτηριστικά με διαφορετικές ταχύτητες περιστροφής για το μαγνητικό πεδίο του στάτορα. Εφόσον η τιμή του p καθορίζεται από ακέραιους αριθμούς, η μετάβαση από το ένα χαρακτηριστικό στο άλλο στη διαδικασία προσαρμογής γίνεται σταδιακά.

Υπάρχουν δύο τρόποι για να αλλάξετε τον αριθμό των ζευγών πόλων. Στην πρώτη περίπτωση, δύο περιελίξεις με διαφορετικό αριθμό πόλων τοποθετούνται στις υποδοχές του στάτορα. Όταν αλλάζει η ταχύτητα, ένα από τα τυλίγματα συνδέεται στο δίκτυο.Στη δεύτερη περίπτωση, το τύλιγμα κάθε φάσης αποτελείται από δύο μέρη που συνδέονται παράλληλα ή σε σειρά. Σε αυτή την περίπτωση, ο αριθμός των ζευγών πόλων αλλάζει κατά δύο.

Ρύζι. 7. Σχέδια για τη μεταγωγή των περιελίξεων ενός ασύγχρονου κινητήρα: α — από ένα μονό αστέρι σε ένα διπλό αστέρι. β — από τρίγωνο σε διπλό αστέρι

Ο έλεγχος της ταχύτητας με την αλλαγή του αριθμού των ζευγών πόλων είναι οικονομικός και τα μηχανικά χαρακτηριστικά διατηρούν την ακαμψία. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η βαθμιδωτή φύση της αλλαγής της ταχύτητας του κινητήρα επαγωγής του ρότορα σκίουρου-κλωβού. Διατίθενται κινητήρες δύο ταχυτήτων με πόλους 4/2, 8/4, 12/6. Ο ηλεκτροκινητήρας τεσσάρων ταχυτήτων 12/8/6/4 πόλου διαθέτει δύο περιελίξεις μεταγωγής.

Υλικά που χρησιμοποιήθηκαν από το βιβλίο Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Ηλεκτρολογικός εξοπλισμός αγροτικών επιχειρήσεων.