Reglarea vitezei motoarelor de inducție și inversarea direcției de rotație

Viteza de rotație a motorului de inducție

Din formula (5.62) există trei metode fundamentale posibile pentru reglarea motoarelor asincrone: variația de frecvență f (controlul frecvenței), numărul de poli 2p și alunecările s. Alunecarea s se modifică de obicei prin schimbarea pierderilor din circuitul rotorului cu un reostat, dar în unele cazuri cantitatea de tensiune de alimentare este schimbată pentru aceasta.







Controlul frecvenței. Această metodă de control al vitezei permite utilizarea motoarelor asincrone cele mai fiabile și mai ieftine, cu un rotor cu carlige veveriță. Cu toate acestea, schimbarea frecvenței tensiunii de alimentare necesită prezența unei surse de curent electric cu frecvență variabilă. Ca și cele din urmă, fie generatoare sincrone cu frecvență variabilă de rotație sunt utilizate, fie convertoare de frecvență sunt electromachine sau statice, realizate pe porți semiconductoare controlate (tranzistori sau tiristori).

În prezent, convertoarele de frecvență statice au o schemă destul de complexă și un cost relativ ridicat. Cu toate acestea, dezvoltarea rapidă a artei kovoy semiconductoare de putere dă speranță Îmbunătățirea convertoarele de frecvență suplimentare, care deschide perspective pentru TION reglementate de frecvență largă aplicare.

Pentru a obține caracteristicile necesare ale motorului, este necesar să se schimbe nu numai frecvența rețelei de alimentare, ci și valoarea tensiunii. Acestea trebuie să aibă o anumită dependență, care să asigure funcționarea stabilă a motorului, să nu existe o sarcină excesivă a fluxului său curent și magnetic, etc. Legea de control selectată trebuie să fie implementată printr-un dispozitiv automat destul de simplu și fiabil.

Să luăm în considerare cele mai comune legi de control utilizate în reglementarea frecvențelor.

Legea lui Kostenko - caracteristicile unui motor asincron la frecvențe de tensiune de alimentare diferite de tensiunea nominală depind de raportul dintre tensiunea rețelei U 1 și frecvența f 1.

Dependența momentului maxim la tensiune și frecvență este exprimată prin formula (5.48). Înlocuind în ea valoarea lui ω1 = 2π f1 / p. pentru C1 = 1 obținem

sau, neglijând valoarea lui R1 în numitor, avem

unde C este o constantă.

Rezultă din (5.63a) că atunci când se modifică frecvența f1, momentul maxim, adică raportul dintre momentul maxim Mmax și momentul de încărcare Mn, se modifică.

Pentru stabilitatea motorului este necesar să se asigure o capacitate de suprasarcină suficientă Mmax / Mn ≥ 1,7. 2. În consecință, sub condiție de control al frecvenței

unde indicii "1" și "2" se referă la diferite frecvențe ale tensiunii de alimentare, adică la frecvențe diferite de rotație.

Deoarece în conformitate cu (5.63a)

atunci vom obține legea de bază privind reglementarea frecvenței:

Pentru o valoare constantă a momentului de încărcare MH1 = MH2 = const, ecuația (5.65) ia forma

adică, tensiunea de alimentare trebuie schimbată direct proporțional cu frecvența acesteia. În același timp, puterea motorului crește proporțional cu creșterea vitezei de rotație.

Dacă este necesar să se mențină regimul puterii constante a motorului electric P2 = M2 Ω2 = const. atunci, deoarece frecvența de rotație este proporțională cu frecvența f1, obținem condiția

sau luând în considerare (5.65)

Relațiile derivate sunt aproximative, deoarece nu ia în considerare R1 rezistența înfășurării statorului inclusă în formula (5.63). Influența acestei rezistențe poate fi stabilit prin diagramă radială Lenia simplificată (Fig. 5.35), diametrul care a furnizat U1 / fl = const Rămâne neschimbat. În acest caz, nominal momentele de frecvență linie f1nom ale generatoarelor cu diametrul circumferențială nom unghi γ. a cărui tangență

La o frecvență mai mică

Reglarea vitezei motoarelor de inducție și inversarea direcției de rotație

iar linia de cuplu OT 'trece mult mai mult, ceea ce reduce momentul maxim (segment). O creștere a frecvenței deasupra f1nom are un efect redus asupra momentului maxim, deoarece unghiul γ este de obicei mic.

Fig. 5.35. Schemă de plăci simplificată cu reglaj în funcție de condiția U1 / f1 = const pentru diferite valori de frecvență f1

În Fig. 5.36 prezintă dependența cuplului electromagnetic în unități relative M / Mnom de frecvență f2 rotor pentru diferite valori ale frecvenței de alimentare f 1 zheniya Tensiunile construite pentru motor Chrono asin- moschno- Stu 100 kW drept reglementat TION U1 / f1 = const. În modul motor, cuplul maxim este redus în mod semnificativ cu scăderea frecvenței datorită influenței crescânde a scăderii de tensiune în rezistența activă a statorului Ι 1R 1. ceea ce duce la o scădere a EMF a E1 și a fluxului magnetic al motorului. Generator moment, modul max crește odată cu scăderea frecvenței, datorită reacției tensiunii picătură Il R 1 (a se vedea. Segmentul A'r E „în Fig. 5.35). În același timp, fluxul magnetic al motorului crește. Astfel de caracteristici în modul generator nu sunt de dorit, deoarece la frecvențe joase, momentul electromagnetic crește brusc, ceea ce poate provoca deteriorarea arborelui mașinii.

Legea de control pentru flux constant permite obținerea unor caracteristici mai favorabile ale motorului, deoarece aceasta formula (5.29), rezultă că cuplul electromagnetic al motorului asincron la o f2 de frecvență a curentului în rotor este proporțională cu pătratul fluxului magnetic:

Prin urmare, pentru a menține neschimbat momentul maxim, este necesar să existe un flux magnetic constant, adică atunci când se ajustează frecvența f1, condiția E1 / f1 = const trebuie respectată. În acest caz, valoarea cuplului este determinată numai de frecvența rotorului f2 și în mod egal în modurile motorului și frânei (figura 5.37, a).

Pentru a asigura un flux magnetic nemodificat, tensiunea de alimentare U 1 trebuie să fie variată astfel încât condiția

Dar, deoarece EMF E1 și reactanța X1 sunt proporționale cu frecvența f1. iar rezistența activă R1 nu depinde de frecvență, atunci tensiunea Ul ar trebui să varieze în conformitate cu legea

Reglarea vitezei motoarelor de inducție și inversarea direcției de rotație






unde a și b sunt constante.

În Fig. 5.37, b prezintă graficele variației de tensiune U 1 față de frecvența f1. necesare pentru a asigura legea de control specificată pentru valorile date ale frecvenței rotorului f2. adică momentul electromagnetic. Obținerea unei astfel de dependențe de convertoare de frecvență electrică și generatoare sincrone cu viteză variabilă este foarte dificilă, deoarece în ele EMF este proporțională cu frecvența. Mai flexibilă este reglarea tensiunii în convertoarele de frecvență statice, care au de asemenea o eficiență mai mare și o masă mai mică.

Ajustare prin modificarea numărului de poli. O astfel de reglare permite obținerea unei schimbări treptate a vitezei de rotație. În Fig. 5.38 prezintă schema cea mai simplă (pentru o fază), permițând schimbarea

Reglarea vitezei motoarelor de inducție și inversarea direcției de rotație

reglarea cu condiția Фт = const

o fază), care permite modificarea numărului de poli ai înfășurării statorului de 2 ori. Pentru a face acest lucru, fiecare fază a înfășurării statorului este împărțită în două părți, care sunt comutate de la serie la paralel. Din fig. 5.38 că atunci când bobinele 1 -2 și 3-4 sunt activate, doi poli paraleli de poli sunt redusi cu un factor de 2 și, în consecință, frecvența de rotație a câmpului magnetic este dublată.

Reglarea vitezei motoarelor de inducție și inversarea direcției de rotație

Fig. 5.38. Schimbarea schemei de unu

fază a înfășurării statorului să se schimbe

numărul de poli la 2 p = 4 (a) și 2 p = 2

La comutare, numărul de faze de serie în fiecare fază este dublat, dar din moment ce frecvența de rotație crește cu un factor de 2, EMF indus în fază rămâne neschimbat. Prin urmare, motorul poate fi conectat la o rețea cu o singură tensiune la ambele viteze de rotație. Pentru a evita comutarea înfășurării rotorului, acesta din urmă este scurtcircuitat. Dacă doriți să aveți trei sau patru viteze de rotație, o altă bobină este așezată pe stator, atunci când o comutați, puteți obține două frecvențe suplimentare. Motoarele asincrone cu comutarea numărului de poli sunt numite multi-viteze.

Reglarea vitezei motoarelor de inducție și inversarea direcției de rotație

Fig. 5.39. Diagrame schematice pentru conectarea înfășurării statorului

cu comutarea numărului de poli (a - r) cu privire la

2: 1 și caracteristicile mecanice ale motoarelor cu aceasta

comutare (e, e)

În Fig. Figura 5.39 prezintă conexiunile de înfășurare ale statorului cel mai frecvent utilizate, cu o comutare de 2: 1 a numărului de poli. Schemele prezentate în Fig. 5.39, a. b, asigură comutarea la un cuplu constant, iar circuitele prezentate în Fig. 5.39, c, d, la putere aproximativ constantă.

Caracteristicile mecanice ale motorului la comutarea polilor prin cele două metode luate în considerare sunt prezentate în Fig. 5.39, etc. curbele 1 și 2 - la un moment constant, curbele 3 și 4 - la o putere constantă.

După cum se poate observa din diagrame (Figura 5.39), atunci când se deplasează de la o viteză de rotație mai mică la una mai mare, direcția curentă în jumătate din înfășurările fazelor statorului se modifică. Pentru ca direcția de rotație a câmpului să rămână neschimbată, este de asemenea necesar să comutați capetele celor două faze ale înfășurării (de exemplu, fazele B și C).

Motoarele cu mai multe viteze au următoarele dezavantaje: dimensiuni și greutăți mari în comparație cu motoarele normale și, prin urmare, un cost mai mare. În plus, reglementarea se desfășoară în trepte mari; la frecvența f1 = 50 Hz, frecvența de rotație a câmpului n1 în timpul schimbărilor de comutare în raportul 3000: 1500: 1000: 750.

Reglarea vitezei motoarelor de inducție și inversarea direcției de rotație

Fig. 5.40. Schimbarea formei caracteristicilor mecanice la

controlul vitezei prin intermediul unui sistem suplimentar

Reglarea prin rotirea reostatului în circuitul rotorului. Dacă sunt incluse rezistențe active active Rd1 în circuitul rotorului. Rdob2. Rd3 și altele, forma dependenței M = f (s) și caracteristica mecanică n2 = f (M) a modificărilor motorului (figura 5.40, a). În același timp, alunecările sl, s2, s3 corespund unui anumit moment de încărcare Mn. Mai mare decât alunecarea atunci când motorul funcționează pe o caracteristică naturală (cu Rd0 = 0). În consecință, turația la starea de echilibru a motorului scade (figura 5.40, b).

Reglarea vitezei motoarelor de inducție și inversarea direcției de rotație

Fig. 5.41. Scheme de putere a motorului de la

tiristorul regulatorului de tensiune (a)

și pe amplificatoare magnetice (b)

Această metodă de control poate fi utilizată numai pentru motoare cu rotor de fază. Permite modificarea ușoară a vitezei de rotație într-un domeniu larg. Neajunsurile sale sunt: ​​a) pierderi mari de energie în reostatul de control; b) caracteristicile mecanice excesiv de "moi" ale motorului cu o rezistență mare în lanțul rotorului. În unele cazuri, acesta din urmă este inacceptabil, deoarece o mică modificare a cuplului de sarcină corespunde unei modificări semnificative a vitezei de rotație.

Reglarea prin schimbarea tensiunii de alimentare. Această metodă poate fi implementată cu ajutorul unui regulator de tensiune Tristor RN (Figura 5.41, a), în fiecare fază din care sunt incluse două tiristoare. Când se modifică unghiul de reglare a tiristorului, valoarea efectivă a tensiunii aplicate motorului asincron AD se modifică. Dacă intrarea unității de comandă a tiristorului este conectată de sistemul de reacție la senzorul de turație al motorului, controlerul va menține constant viteza.

Ca regulatoare magnetice de tensiune, amplificatoarele magnetice MU1 pot fi, de asemenea, utilizate. MU4 (Figura 5.41, b), prin care se reglează tensiunea aplicată la cele două faze ale motorului.

Reglarea vitezei motoarelor de inducție și inversarea direcției de rotație

Fig. 5.42. Modificarea formei caracteristicilor mecanice la reglarea vitezei de rotație prin modificarea tensiunii de alimentare

Reglarea vitezei motoarelor de inducție și inversarea direcției de rotație

Fig. 5.43. Schemele de pornire a motorului

când direcția de rotație este schimbată (a, b)

Atunci când tensiunea de alimentare U 1 este reglată, forma caracteristicilor mecanice ale motorului (Figura 5.42) se modifică, ceea ce la un cuplu constant de sarcină Mn conduce la o modificare a vitezei de alunecare și de rotație. Valoarea practică pentru reglaj are o scădere a tensiunii, deoarece o creștere semnificativă a acesteia duce la o creștere inacceptabilă a curentului fără sarcină.

Pentru motoarele normale, această ajustare nu este aplicabilă, deoarece, odată cu scăderea tensiunii de alimentare, momentul maxim Mmax scade drastic (vezi figura 5.42, curbele 1. 2 și 3). Alunecarea critică, care determină zona de funcționare stabilă a motorului, rămâne neschimbată: s cr = 0, l. 0.2. O metodă considerată în principal poate fi folosită pentru a controla motoarele cu o rezistență mare a rotorului activ, deoarece în acest caz, alunecarea s 'crește brusc și momentul maxim se schimbă într-o zonă apropiată de s = 1 (curbele 1 și 2 și 3 ') și chiar și în regiunea în care s> 1. Totuși, aceasta conduce la o creștere semnificativă a pierderilor de putere și la o scădere a eficienței, prin urmare această metodă de control al vitezei poate fi utilizată numai în micromotoare, pentru care eficiența nu este critică.

Modificați direcția de rotație. Pentru a schimba direcția de rotație a rotorului motorului, direcția de rotație a câmpului magnetic trebuie schimbată. După cum rezultă din paragraful 4.4, pentru aceasta este necesar să se schimbe ordinea alternării curentului în fazele înfășurărilor statorului. În cazul mașinilor trifazate, acest lucru se realizează prin comutarea oricăror două fire care alimentează curentul din rețeaua trifazată în fazele acestei înfășurări (figura 5.43, a, b).







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: