Наиболее распространены следующие способы регулирования скорости асинхронного двигателя : изменение дополнительного сопротивления цепи ротора, изменение напряжения, подводимого к обмотке статора, двигателя изменение частоты питающего напряжения, а также переключение числа пар полюсов.
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя путем введения резисторов в цепь ротора
Введение резисторов в цепь ротора приводит к увеличению потерь мощности и снижению частоты вращения ротора двигателя за счет увеличения скольжения, поскольку n = n о (1 — s).
Из рис. 1 следует, что при увеличении сопротивления в цепи ротора при том же моменте частота вращения вала двигателя уменьшается.
Жесткость механических характеристик значительно снижается с уменьшением частоты вращения, что ограничивает диапазон регулирования до (2 — 3) : 1. Недостатком этого способа являются значительные потери энергии, которые пропорциональны скольжению. Такое регулирование возможно только для двигателя с фазным ротором.
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения на статоре
Изменение напряжения, подводимого к обмотке статора асинхронного двигателя , позволяет регулировать скорость с помощью относительно простых технических средств и схем управления. Для этого между сетью переменного тока со стандартным напряжением U 1ном и статором электродвигателя включается регулятор напряжения .
При регулировании частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения, подводимого к обмотке статора, критический момент М кр асинхронного двигателя изменяется пропорционально квадрату подводимого к двигателю напряжения U рет (рис. 3 ), а скольжение от U рег не зависит.
Рис. 1. Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором при различных сопротивлениях резисторов, включенных в цепь ротора
Рис. 2. Схема регулирования скорости асинхронного двигателя путем изменения напряжения на статоре
Рис. 3. Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения подводимого к обмоткам статора
Если момент сопротивления рабочей машины больше пускового момента электродвигателя (Мс > Мпуск), то двигатель не будет вращаться, поэтому необходимо запустить его при номинальном напряжении Uном или на холостом ходу.
Регулировать частоту вращения короткозамкнутых асинхронных двигателей таким способом можно только при вентиляторном характере нагрузки. Кроме того, должны использоваться специальные электродвигатели с повышенным скольжением. Диапазон регулирования небольшой, до n кр.
Для изменения напряжения применяют трехфазные автотрансформаторы и тиристорные регуляторы напряжения.
Рис. 4. Схема замкнутой системы регулирования скорости тиристорный регулятор напряжения — асинхронный двигатель (ТРН — АД)
Замкнутая схема управления асинхронным двигателем , выполненным по схеме тиристорный регулятор напряжения — электродвигатель позволяет регулировать скорость асинхронного двигателя с повышенным скольжением (такие двигатели применяются в вентиляционных установках).
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением частоты питающего напряжения
Так как частота вращения магнитного поля статора n о = 60 f /р, то регулирование частоты вращения асинхронного двигателя можно производить изменением частоты питающего напряжения.
Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что, изменяя частоту питающего напряжения, можно в соответствии с выражением при неизменном числе пар полюсов р изменять угловую скорость n о магнитного поля статора.
Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью.
Для получения высоких энергетических показателей асинхронных двигателей (коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности) необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое напряжение. Закон изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки Мс. При постоянном моменте нагрузки напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте.
Схема частотного электропривода приведена на рис. 5, а механические характеристики АД при частотном регулировании — на рис. 6.
Рис. 5. Схема частотного электропривода
Рис. 6. Механические характеристики асинхронного двигателя при частотном регулировании
С уменьшением частоты f критический момент несколько уменьшается в области малых частот вращения. Это объясняется возрастанием влияния активного сопротивления обмотки статора при одновременном снижении частоты и напряжения.
Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя позволяет изменять частоту вращения в диапазоне (20 — 30) : 1. Частотный способ является наиболее перспективным для регулирования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Потери мощности при таком регулировании невелики, поскольку минимальны потери скольжения.
Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят из следующих основных частей: звена постоянного тока (неуправляемого выпрямителя), силового импульсного инвертора и системы управления.
Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в напряжение постоянного тока.
Силовой трехфазный импульсный инвертор содержит шесть транзисторных ключей. Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному выводам выпрямителя. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение нужной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя.
В выходных каскадах инвертора в качестве ключей используются силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями. Регулирование выходной частоты I вых и выходного напряжения осуществляется за счет высокочастотной широтно-импульсной модуляции.
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя переключение числа пар полюсов
Читайте также: Как правильно подключить компрессор 380 вольт промышленный
Ступенчатое регулирование скорости можно осуществить, используя специальные многоскоростные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.
Из выражения n о = 60 f /р следует, что при изменении числа пар полюсов р получаются механические характеристики с разной частотой вращения n о магнитного поля статора. Так как значение р определяется целыми числами, то переход от одной характеристики к другой в процессе регулирования носит ступенчатый характер.
Существует два способа изменения числа пар полюсов. В первом случае в пазы статора укладывают две обмотки с разным числом полюсов. При изменении скорости к сети подключается одна из обмоток. Во втором случае обмотку каждой фазы составляют из двух частей, которые соединяют параллельно или последовательно. При этом число пар полюсов изменяется в два раза.
Рис. 7. Схемы переключения обмоток асинхронного двигателя: а — с одинарной звезды на двойную; б — с треугольника на двойную звезду
Регулирование скорости путем изменения числа пар полюсов экономично, а механические характеристики сохраняют жесткость. Недостатком этого способа является ступенчатый характер изменения частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Выпускаются двухскоростные двигатели с числом полюсов 4/2, 8/4, 12/6. Четырехскоростной электродвигатель с полюсами 12/8/6/4 имеет две переключаемые обмотки.
Использованы материалы книги Дайнеко В.А., Ковалинский А.И. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Видео:Регулировка оборотов асинхронного двигателяСкачать
Регулирование подачи насоса.
Основной задачей регулирования подачи насоса является подача в сеть расхода Q(м 3 /ч), заданного определенным графиком. При этом характеристики насоса, такие как Н(напор), p(давление), N(мощность) и η(коэффициент полезного действия) имеют тенденцию изменяться.
Однако сеть трубопроводов и потребители накладывают на некоторые из параметров определенные условия. Например насосы должны создавать определенные потребителем расход и давление, отвечающее гидравлическим свойствам системы трубопроводов.
Содержание статьи
Компрессоры в некоторых случаях работают на сеть с переменным Q, но должны обеспечить постоянное давление р (например, пневматический инструмент) в других случаях они работают с постоянным Q при переменном р.
Таким образом возможны различные варианты регулирования подачи. Самые актуальные способы регулирования подачи насоса рассмотрены в этой статье.
Видео:Как регулируется скорость вращения ротора асинхронных электродвигателей.Скачать
Дроссельное регулирование при постоянной частоте оборотов.
Предположим, что насос подключен так, как показано на схеме.
Отложим на графике характеристики напора, мощности и КПД центробежного насоса при постоянном числе оборотов.
На этом же графике изобразим характеристику трубопроводной сети, на которую работает насос. При этом считается, что регулирующий дроссель открыт полностью.
Установившийся режим работы центробежного агрегата возможен только если напор насоса равен напору, расходуемому в системе. Это равенство наблюдается в точке а.
В случае прикрытия дросселя на напорной трубе точка а передвинется по характеристике влево и займет положение а / , задав новые значения параметров Q / , H / , N / . Дальнейшее перекрывание дросселя вызывает смещение характеристики трубопроводной системы ещё больше вверх, и точка а передвигается в точку а // , дающую значения параметров Q // , H // , N // и т.д.
Следовательно, дроссельное регулирование при постоянной частоте вращения достигается введением дополнительного гидравлического сопротивления в сеть трубопроводов машины.
Поскольку наибольшая подача достигается при полностью открытом дросселе (точка а), дроссельное регулирование применяют только с целью уменьшения подачи. Энергетическая эффективность такого регулирования низка, но благодаря своей простоте этот способ широко применяется.
При дроссельном регулировании центробежных машин, подающих жидкость, дроссель располагают на напорной трубе. Если расположить его на всасывающей трубе, то при глубоком регулировании может возникать кавитация.
Изменение частоты вращения вала
В тех случаях, когда имеется возможность изменять частоту вращения вала двигателя, приводящего в движение центробежную машину, целесообразно воспользоваться этим вариантом.
Насос подключен к трубопроводу так же, как и в предыдущей схеме и работает при частотах вращения n1, n2, n3, причем n1
Видео:Модуль №4. Частотное регулирование скорости асинхронного двигателяСкачать
Основные сведения. Способы регулирования частоты вращения электродвигателей постоян-
Способы регулирования частоты вращения электродвигателей постоян-
Рассмотрим способы регулирования частоты вращения электродвигателей постоян-
ного тока на примере электродвигателя с независимым ( параллельным ) возбуждением.
Уравнение естественной механической характеристики двигателя имеет вид
где ω – угловая скорость якоря;
U – напряжение на обмотке якоря;
.k – постоянный коэффициент;
Ф – магнитный проток обмотки ( обмоток ) возбуждения;
М – электромагнитный момент электродвигателя;
R— cопротивление обмотки якоря электродвигателя.
Из уравнения следует, что скорость двигателей с независимым ( параллельным )
возбуждением можно регулировать тремя способами:
1. изменением напряжения на обмотке якоря двигателя U;
2 изменением сопротивления цепи обмотки якоря R;
3. изменением магнитного потока полюсов Ф.
Первый способ регулирования – изменением напряжения на обмотке якоря, приме
няется только для двигателей с независимым возбуждением в т.н. «системах генератор – двигатель» ( см. ниже ).
Второй способ – изменением сопротивления цепи обмотки якоря, на практике осуществляется путем введения добавочных резисторов последовательно с обмоткой якоря.
Читайте также: Дозирующее лезвие магнитного вала что это
Этот способ позволяет изменить скорость двигателя только вниз от основной, при
чем с увеличением сопротивлений скорость двигателя уменьшается. Это объясняется уве-
личением падения напряжения в добавочных резисторах и уменьшением напряжения на зажимах якоря.
Положительное качество данного способа регулирования — его простота, т.к. он осуществляется путем введения ( выведения ) ступеней регулировочного реостата в цепь обмотки якоря двигателя.
Основным недостатком способа является большой расход энергии в добавочных
Этот способ применяется в электроприводах грузоподъемных механизмов и якор-
но-швартовных устройств на постоянном токе.
Третий способ – изменением магнитного потока полюсов, на практике осуществля-
ется путем введения добавочных резисторов последовательно с параллельной обмоткой возбуждения. При этом магнитный поток возбуждения уменьшается, а скорость якоря увеличивается.
Скорость двигателей, специально сконструированных для работы с регулируемым потоком, может превышать номинальную в три раза и более, скорость остальных двигате-
лей повышается на 10 — 20 %. Верхний предел скорости ограничен условиями коммута-
ции, механической прочности или нагревом двигателя.
Положительное качество данного способа регулирования — его экономичность,
т.к. расход электроэнергии в регулировочном резисторе мал из-за небольшого значения тока возбуждения в цепи параллельной обмотки.
Основными недостатками способа являются возможность регулирования скорости только вверх от номинальной, а также увеличение тока якоря во столько раз, во сколько раз ослаблен магнитный поток.
Последняя особенность не позволяет применять этот способ регулирования при ра-
боте электропривода с номинальным моментом, т.к. при ослаблении потока ток якоря пре
высит номинальный, что недопустимо.
Поэтому этот способ регулирования применяется в электроприводах грузоподъем-
ных механизмов и якорно-швартовных устройств для получения высоких скоростей при перемещения холостого гака ( грузовые лебедки и краны ) или швартовного каната ( бра-
шпили, шпили ), т.е. при небольшой нагрузке на валу электродвигателя.
2.2. Регулирование скорости в системе «генератор – двигатель» ( Г – Д )
Система Г-Д как минимум состоит из трех электрических машин:
1. исполнительного электродвигателя М2, приводящего в действие механизм;
2. генератора G1, питающего исполнительный ЭД;
3. приводного электродвигателя Ml, вращающего якоря генератора G1 и образую-
щего с ним так называемый преобразователь.
Машины М2 и G1 — постоянного тока с независимым возбуждением.
Несмотря на это, система Г-Д может применяться при любом роде тока питающей сети.
Если сеть постоянного тока, то в качестве приводного двигателя М1 применяют ЭД параллельного возбуждения, а обмотки возбуждения всех машин получают питание от сети.
Если сеть переменного тока, используют асинхронный приводной ЭД. Для питания обмоток возбуждения L1G1 и LM2 в этом случае применяют четвертую машину – возбуди
тель G2. Это небольшой генератор постоянного тока с самовозбуждением. Он приводится во вращение тем же приводным электродвигателем М1 , что и генератор G1 ( рис. 9.3 ).
Рис. 9.3. Схема системы генератор – двигатель
Система действует следующим образом.
Сначала пускают приводной ЭД М1, якорь которого затем вращается постоянно в одну сторону с неизменной скоростью. Потом при помощи регулировочного резистора
( реостата возбуждения ) RP3 возбуждают возбудитель G2, создающий неизменное напря-
От него получают питание независимые обмотки возбуждения исполнительного электродвигателя LM2 и генератора L1G1.
В цепь первой включен регулировочный резистор RP2, в цепь второй – регулиро-
вочный резистор RP1 и переключатель SA, изменяющий направление тока в обмотке L1G1.
Перед пуском резистор RP1 должен быть полностью введен в цепь, а резистор RP2 — выведен.
Для пуска М2 переключатель SA устанавливают в одно из рабочих положений и
постепенно выводят резистор RP1, увеличивая этим ток возбуждения в обмотке L1G1.
Последний возбуждается и подает плавно возрастающее напряжение на якорную обмотку М2. По цепи якорей G1 и М2 протекает ток.
Так как М2 возбужден, его якорь начинает вращаться, и по мере возрастания напря-
жения, подведенного к его якорю, увеличивается угловая скорость. При полностью выве-
денном резисторе RP1 напряжение G1 и угловая скорость М2 номинальные.
Для реверса переключателем SA изменяют направление тока в обмотке возбужде-
ния L1G1. Генератора изменяет полярность напряжения, ток якорной цепи изменяет на-
правление, и исполнительный двигатель М2 реверсируется.
Регулирование скорости вниз от номинальной выполняют, вводя в цепь обмотки возбуждения L1G1 регулировочный резистор RP1. Ток возбуждения, магнитный поток и напряжение генератора уменьшаются. Вследствие этого снижается напряжение, подведенное к обмотке якоря М2, и его угловая скорость уменьшается ( характеристики 3, 2 и 1 на
Регулирование скорости вверх от номинальной осуществляют, вводя в цепь обмот-
ки возбуждения М2 регулировочный резистор RP2, что уменьшает ток и поток возбужде-
ния, при этом скорость ЭД увеличивается ( характеристики 5, 6 и 7 на рис. 9.4 ).
Рассмотренная система называется «система Г – Д в чистом виде» и на практике не применяется. Это объясняется тем, что при работе с номинальным напряжением на якоре М2 внезапная остановка этого якоря ( например, под винт попала льдина ) приводит к рез-
Читайте также: Замена карданчика рулевого вала ваз 2112
кому увеличению тока якорей двигателя М2 и генератора G1 до значения, равного пуско-
Рис. 9.4. Механические характеристики исполнительного двигателя
в системе генератор – двигатель: 4 – естественная; 3, 2 и 1 – искусственные, полученные уменьшение напряжения на обмотке якоря М2; 5, 6 и 7 –искусствен-
ные, полученные ослаблением магнитного потока М2
Кроме того, такое увеличение тока приводит к увеличению нагрузки на приводной двигатель генератора. Это особенно опасно, если генератор G1 приводится во вращение дизелем. Как известно, дизели крайне чувствительны к перегрузкам ( не более 10% мощ-
Поэтому на судах применяют систему Г-Д с противокомпаундным генератором. Она отличается от системы Г-Д в чистом виде тем, что генератор, помимо независимой обмотки возбуждения L1G1, снабжен еще одной обмоткой возбуждения – противоком-
паундной обмоткой L2G1, включенной последовательно в цепь якоря G1 и выполняющей функции жесткой обратной связи по току ( на рис. 9.3 место включения обмотки L2G1 по
казана при помощи стрелок, т.е. последовательно в цепь главного тока ).
Ее намагничивающая сила Fнаправлена встречно намагничивающей силе Fоб-
мотки независимого возбуждения L1G1, т. е. она действует на генератор размагничиваю-
Общий магнитный поток возбуждения генератора создается разностью намагничи-
При нормальной нагрузке намагничивающая сила обмотки L1G1 значительно боль
ше, чем обмотки L2G1, и генератор развивает ЭДС, как в обычной системе Г-Д.
При перегрузке разность намагничивающих сил обмоток уменьшается, магнитный поток и ЭДС генератора снижаются, напряжение, подведенное к ЭД, падает, и угловая скорость ЭД становится меньше.
При остановке якоря исполнительного двигателя М2 ЭДС генератора G1 настолько уменьшается, что ток стоянки оказывается в пределах кратковременно допустимого, обыч
но равного ( 2,2…2,5) I.
Система Г-Д обладает исключительно хорошими регулировочными свойствами и позволяет регулировать скорость в пределах 1 : 30. Регулирование получается плавным, так как из-за сравнительно небольших токов возбуждения можно сделать регулировочные резисторы с большим количеством ступеней.
Систему Г – Д применяют в электроприводах мощностью более 75…80 кВт – тя-
желовесных лебедках и кранах, брашпилях, а также на судах с ГЭУ для привода гребного винта.
Существенный недостаток системы Г — Д – большое количество установленных эле
Развитие полупроводниковой техники позволило перейти от рассмотренной систе-
мы Г – Д к т.н. системам «управляемый вентильный преобразователь – двигатель», или, сокращенно, системам УВП – Д ( рис. 9.5 ).
2.3. Регулирование скорости в системе двойного рода тока ( УВП – Д )
В таких системах исполнительный двигатель постоянного тока получает питание от судовой сети через управляемый вентильный преобразователь ВП ( рис. 9.5 ).
Рис. 9.5. Структурная схема тиристорного электропривода постоянного тока
В качестве вентилей используются управляемые полупроводниковые диоды – тиристоры.
В общем случае такой электропривод состоит из следующих основных элементов:
1. силовой трансформатор Тр;
2. вентильный преобразователь ВП;
Силовой трансформатор Тр служит для согласования номинального напряжения двигателя с выходным напряжением преобразователя.
Вентильный преобразователь выпрямляет напряжение и регулирует его в нужных
пределах. Для питания цепей якоря двигателя применяют однополупериодные схемы с нулевым выводом ( рис. 9.6, а ) или двухполупериодные мостовые схемы ( рис.9.6., б ).
Рис. 9.6. Схемы включения якоря двигателей постоянного тока на вентильный преобразователь: с нулевым выводом ( а ); мостовая ( б )
В таких схемах обмотки возбуждения двигателей обычно получают питание от об-
щей сети переменного тока через маломощные однофазные выпрямители.
Сглаживающий фильтр ( дроссель Др на рис.9.6 ) предназначен для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. При этом улучшаются условия коммутации и уменьшается нагрев обмотки якоря двигателя.
Система управления СУ изменяет угол отпирания тиристоров α. Вследствие чего изменяется выпрямленное напряжение на якоре исполнительного двигателя, а значит, и его скорость
При этом, при малых скоростях якоря этот угол близок к 90º, а для разгона якоря
СУ непрерывно уменьшает этот угол. При номинальном ( наибольшем ) напряжении на якоре угол α = 0º.
Механические характеристики двигателя при разных значениях угла отпирания тиристоров α приведены на рис. 9.7.
Они подобны механическим характеристикам исполнительного двигателя в систе-
Рис. 9.7. Электромеханические характеристики двигателя при разных значениях угла α
На рис. 9.7 штриховой линией показана граница между режимами непрерывного
( справа от пунктирной линии ) и прерывистого ( слева от этой линии ) токов якоря двига-
Электромеханические характеристики имеют такие особенности:
1. при уменьшении угла отпирания тиристоров от α = π / 2 = 90º ( характеристика
2 ) до α= 0º ( характеристика 7 ) скорость двигателя увеличивается, двигатель работает в двигательном режиме;
2. при увеличении угла α свыше 90º ( характеристика 1 ) ток якоря двигателя не
изменяет направление, но двигатель реверсирует и переходит в режим тормозного спуска.
при котором электромагнитный момент двигателя, направленный на подъем, ограничива-
ет скорость спуска тяжелого груза или судового якоря с якорь-цепью.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
🌟 Видео
Частотник для регулирования оборотов трёхфазного двигателяСкачать
Асинхронный двигатель. Регулирование частоты вращения. Лекция №15Скачать
Как нельзя регулировать скорость вращения электродвигателяСкачать
Самый дешёвый китайский частотник и его настройкаСкачать
Регулировка оборотов на электродвигателе в сети 220 вольтСкачать
Регулятор оборотов для асинхронного электродвигателя 220-380 вольтСкачать
Преобразователь частоты для асинхронного электродвигателя. Что это такое, как он устроен.Скачать
Частотный преобразователь для однофазного бытового вентилятора 220 В. Симистотрный регулятор - НЕТ!Скачать
Как просто ограничить обороты вытяжки с асинхронным двигателемСкачать
Чем регулировать обороты коллекторного и асинхронного мотора стиральной машины.Скачать
Распаковка и первый пуск частотного преобразователя 9000 1T 00220GB с АлиэкспрессСкачать
Как узнать число пар полюсов и частоту вращения асинхронного трёхфазного двигателя по статору.Скачать
Metabo BS 175 — регулировка оборотов асинхронного двигателяСкачать
РЕГУЛЯТОР ОБОРОТОВ двигателя стиральной машины с Aliexpress. Подключение, реверс, схемаСкачать
Регулятор оборотов с сохранением мощностиСкачать
Асинхронные и Синхронные двигатели и генераторы. Мощный #энерголикбез ПЕРСПЕКТИВЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙСкачать
Частотник и однофазный мотор? Никогда!Скачать
