Цены снижены! Бесплатная доставка контурной маркировки по всей России

Способы регулирования скорости вращения асинхронного двигателя: Как определяется синхронная скорость асинхронного двигателя. Способы регулирования скорости асинхронного двигателя

Содержание

Как определяется синхронная скорость асинхронного двигателя. Способы регулирования скорости асинхронного двигателя

Долгое время в промышленности использовались нерегулируемые электроприводы на базе АД, но, в последнее время возникла надобность в регулировании скорости асинхронных двигателей .

Частота вращения ротора равна

При этом, синхронная частота вращения зависит от частоты напряжения и числа пар полюсов

Исходя из этого, можно сделать вывод, что регулировать скорость АД можно с помощью изменения скольжения, частоты и числа пар полюсов.

Рассмотрим основные способы регулировки.

Регулирование скорости с помощью изменения активного сопротивления в цепи ротора

Этот способ регулирования скорости применим в двигателях с фазным ротором . При этом в цепь обмотки ротора включается реостат, которым можно плавно увеличивать сопротивление. С увеличением сопротивления, скольжение двигателя растёт, а скорость падает. Таким образом, обеспечивается регулировка скорости вниз от естественной характеристики.

Недостатком данного способа является его неэкономичность, так как при увеличении скольжения, потери в цепи ротора растут, следовательно, КПД двигателя падает. Плюс к этому, механическая характеристика двигателя становится более пологой и мягкой, из-за чего небольшое изменение момента нагрузки на валу, вызывает большое изменение частоты вращения.

Регулирование скорости данным способом не эффективно, но, несмотря на это применяется в двигателях с фазным ротором.

Регулирование скорости двигателя с помощью изменения напряжения питания

Данный способ регулирования можно осуществить, если включить в цепь автотрансформатор, перед статором, после питающих проводов. При этом, если снижать напряжение на выходе автотрансформатора, то двигатель будет работать на пониженном напряжении. Это приведёт к снижению частоты вращения двигателя, при постоянном моменте нагрузки, а также к снижению перегрузочной способности двигателя. Это связано с тем, что при уменьшении напряжения питания, максимальный момент двигателя уменьшается в квадрат раз. Кроме того, этот момент уменьшается быстрее, чем ток в цепи ротора, а значит, растут и потери, с последующим нагревом двигателя.

Способ регулирования изменением напряжения, возможен только вниз от естественной характеристики, так как увеличивать напряжение выше номинального нельзя, потому что это может привести к большим потерям в двигателе, перегреву и выходу его из строя.

Кроме автотрансформатора, можно использовать тиристорный регулятор напряжения.

Регулирование скорости с помощью изменения частоты питания

При данном способе регулирования, к двигателю подключается преобразователь частоты (ПЧ). Чаще всего это тиристорный преобразователь частоты. Регулирование скорости осуществляется изменением частоты напряжения f, так как она в данном случае влияет на синхронную скорость вращения двигателя.

При снижении частоты напряжения, перегрузочная способность двигателя будет падать, чтобы этого не допустить, требуется повысить величину напряжения U 1 . Значение на которое нужно повысить, зависит от того какой привод. Если регулирование производится с постоянным моментом нагрузки на валу, то напряжение нужно изменять пропорционально изменению частоты (при снижении скорости). При увеличении скорости этого делать не следует, напряжение должно оставаться на номинальном значении, иначе это может причинить вред двигателю.

Если регулирование скорости производится с постоянной мощностью двигателя (например, в металлорежущих станках), то изменение напряжения U 1 необходимо производить пропорционально квадратному корню изменения частоты f 1 .

При регулировании установок с вентиляторной характеристикой , необходимо изменять подводимое напряжение U 1 пропорционально квадрату изменения частоты f 1 .

Регулирование с помощью изменения частоты, является наиболее приемлемым вариантом для асинхронных двигателей, так как при нем обеспечивается регулирование скорости в широком диапазоне, без значительных потерь и снижения перегрузочных способностей двигателя.

Регулирование скорости АД изменением числа пар полюсов

Такой способ регулирования возможен только в многоскоростных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, так как число полюсов этого ротора, всегда равно количеству полюсов статора.

В соответствии с формулой, которая рассматривалась выше, скорость двигателя можно регулировать изменением числа пар полюсов. Причём, изменение скорости происходит ступенчато, так как количество полюсов принимают только определённые значения – 1,2,3,4,5.

Изменение количества полюсов достигается переключением катушечных групп статорной обмотки. При этом катушки соединяются различными схемами соединения, например “звезда — звезда” или “звезда – двойная звезда”. Первая схема соединения даёт изменение количества полюсов в соотношении 2:1. При этом обеспечивается постоянная мощность двигателя при переключении. Вторая схема изменяет количество полюсов в таком же соотношении, но при этом обеспечивает постоянный момент двигателя.

Применение данного способа регулирования оправдано сохранением КПД и коэффициента мощности при переключении. Минусом же является более сложная и увеличенная конструкция двигателя, а также увеличение его стоимости.

Почти все станки в качестве электропривода оснащаются асинхронными двигателями. У них простая конструкция и не высокая стоимость. В связи с этим важным оказывается регулирование скорости асинхронного двигателя. Однако в стандартной схеме включения управлять его оборотами можно только с помощью механических передаточных систем (редукторы, шкивы), что не всегда удобно. Электрическое управление оборотами ротора имеет больше преимуществ, хотя оно и усложняет схему подключения асинхронного двигателя.

Для некоторых узлов автоматического оборудования подходит именно электрическое регулирование скорости вращения вала асинхронного электродвигателя. Только так можно добиться плавной и точной настройки рабочих режимов. Существует несколько способов управления частотой вращения путём манипуляций с частотой, напряжением и формой тока. Все они показаны на схеме.

Из представленных на рисунке способов, самыми распространёнными для регулирования скорости вращения ротора являются изменение следующих параметров:

· напряжения подаваемого на статор,

· вспомогательного сопротивления цепи ротора,

· числа пар полюсов,

· частоты рабочего тока.

Последние два способа позволяют изменять скорость вращения без значительного снижения КПД и потери мощности, остальные способы регулировки способствуют снижению КПД пропорционально величине скольжения. Но и у тех и других есть свои преимущества и недостатки. Поскольку чаще всего на производстве применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, то все дальнейшие обсуждения будут касаться именно этого типа электродвигателей.

Для частотного регулирования применяют в основном полупроводниковые преобразователи. Их принцип действия основан на особенности работы асинхронного двигателя, где частота вращения магнитного поля статора зависит от частоты напряжения питающей сети. Скорость вращения поля статора определяется по следующей формуле:

n1 = 60f/p, где n1 — частота вращения поля (об/мин), f-частота питающей сети (Гц), p-число пар полюсов статора, 60 — коэффициент пересчета мерности.

Для эффективной работы асинхронного электродвигателя без потерь нужно вместе с частотой изменять и подаваемое напряжение. Напряжение должно меняться в зависимости от момента нагрузки. Если нагрузка постоянная, то напряжение изменяется пропорционально частоте.

Современные частотные регуляторы позволяют уменьшать и увеличивать обороты в широком диапазоне. Это обеспечило их широкое применение в оборудовании с управляемой протяжкой, например, в многоконтактных станках сварной сетки. В них скорость вращения асинхронного двигателя, приводящего в движение намоточный вал, регулируется полупроводниковым преобразователем. Такая регулировка позволяет оператору, следящему за правильностью выполнения технологических операций, ступенчато ускоряться или замедляться по мере настройки станка.

Остановимся на принципе работы преобразователя частоты более подробно. В его основе лежит принцип двойного преобразования. Состоит регулятор из выпрямителя, импульсного инвертора и системы управления. В выпрямителе синусоидальное напряжение преобразуется в постоянное и подаётся на инвертор. В составе силового трёхфазного импульсного инвертора есть шесть транзисторных переключателей. Через эти автоматические ключи постоянное напряжение подаётся на обмотки статора так, что в нужный момент на соответствующие обмотки поступает то прямой, то обратный ток со сдвигом фаз 120°. Таким образом, постоянное напряжение трансформируется в переменное трёхфазное напряжение нужной амплитуды и частоты.

Необходимые параметры задаются через модуль управления. Автоматическая регулировка работы ключей осуществляется по принципу широтно-импульсной модуляции. В качестве силовых переключателей используются мощные IGBT-транзисторы. Они, по сравнению с тиристорами, имеют высокую частоту переключения и выдают почти синусоидальный ток с минимальными искажениями. Не смотря на практичность таких устройств, их стоимость для двигателей средней и высокой мощности остаётся очень высокой.

Регулировка скорости вращения асинхронного двигателя методом изменения числа пар полюсов

также относится к наиболее распространённым методам управления электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Такие моторы называются многоскоростными. Есть два способа осуществления этого метода:

· укладывание сразу нескольких обмоток с разными числами пар полюсов в общие пазы статора,

· применение специальной намотки с возможностью переключения существующих обмоток под нужное число пар полюсов.

В первом случае чтобы уложить в пазы дополнительные обмотки нужно уменьшить сечение провода, а это приводит к уменьшению номинальной мощности электродвигателя. Во втором случае имеет место усложнение коммутационной аппаратуры, особенно для трёх и более скоростей, а также ухудшаются энергетические характеристики. Более подробно этот и другие способы регулирования скорости асинхронного двигателя описаны в архивном файле, который можно скачать внизу страницы.

Обычно многоскоростные двигатели выпускаются на 2, 3 или 4 скорости вращения, причем 2-х скоростные двигатели выпускаются с одной обмоткой на статоре и с переключением числа пар полюсов в отношении 2: 1 = р2: pt , 3-х скоростные двигатели — с двумя обмотками на статоре, из которых одна выполняется с переключением 2: 1 = Рг: Pi , 4-х скоростные двигатели — с двумя обмотками на статоре, каждая из которых выполняется с переключением числа пар полюсов в отношении 2:1. Многоскоростными электродвигателями оснащаются различные станки, грузовые и пассажирских лифты, они используются для приводов вентиляторов, насосов и т.д.

3.Схема нереверсивного управления пуском трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.

http://www.ngpedia.ru/pngs/016/0166rYE3L7C0J713C9B4.png\

3) три реле времени /РВ, 2PS и ЗРВ маятникового типа, механически сочлененные соответственно с контакторами К, /У и 2У;
4) кнопки «стоп» и «пуск».
В исходном положении, когда двигатель отключен, все контакторы выключены и в цепь каждой фазы ротора включено суммарное сопротивление гр\ + rp2 + грз всех трех ступеней пускового реостата. При нажатии кнопки «пуск» замыкается цепь катушки контактора К, контактор срабатывает и начинается первый этап пуска двигателя при полном сопротивлении в цепи ротора. Контактор К, срабатывая, приводит в действие механически сочлененное с ним реле времени IP В. Спустя /) секунд это реле замкнет свой контакт в цепи включающей катушки контактора /У.
Контактор 1У срабатывает, и в цепи ротора двигателя останутся включенными сопротивления гр2 + г„3 двух ступеней реостата. Этим начинается второй этап пуска двигателя. Контактор /У приведет в действие сочлененное с ним реле 2РВ, которое через 12 секунд замкнет свой контакт в цепи катушки контактора 2У. Контактор 2У сработает и выключит вторую ступень реостата. В цепи ротора останется включенным только сопротивление грз- Контактор 2У приведет в действие реле ЗРВ и спустя ta секунд замкнется цепь катушки контактора ЗУ. Последний сработает и замкнет обмотки ротора двигателя накоротко, чем и будет завершен процесс пуска двигателя.
При отключении двигателя надо нажать кнопку «стоп». При этом потеряют питание катушки контакторов К, /У, 2У и ЗУ. Контакторы отключатся и вся схема возвратится в исходное положение.
Выше были рассмотрены относительно простые схемы управления асинхронными двигателями. На практике применяются также более сложные схемы, позволяющие управлять процессом пуска, торможения, регулирования и стабилизации скорости электроприводов с двигателями постоянного и переменного тока.
Рис. 18 8. Схема управления пуском нереверсивного асинхронного двигателя с фазным ротором

4. Внутренние РУ

Распределительное устройство (РУ) — электроустановка, служащая для приёма и распределения электрической энергии одного класса напряжения.

Распределительное устройство содержит набор коммутационных аппаратов, вспомогательные устройства РЗиА и средства учёта и измерения

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

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя переключение числа пар полюсов

Ступенчатое регулирование скорости можно осуществить, используя специальные .

Из выражения n о = 60f /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.

Под скоростью вращения асинхронного электродвигателя обычно понимают угловую частоту вращения его ротора, которая приведена на шильдике (на паспортной табличке двигателя) в виде количества оборотов в минуту. Трехфазный двигатель можно питать и от однофазной сети, для этого достаточно добавить конденсатор параллельно одной или двум его обмоткам, в зависимости от напряжения сети, но конструкция двигателя от этого не изменится.

Так, если ротор под нагрузкой совершает 2760 оборотов в минуту, то будет равна 2760*2пи/60 радиан в секунду, то есть 289 рад/с, что не удобно для восприятия, поэтому на табличке пишут просто «2760 об/мин». Применительно к асинхронному электродвигателю, это обороты с учетом скольжения s.

Синхронная же скорость данного двигателя (без учета скольжения) будет равна 3000 оборотов в минуту, поскольку при питании обмоток статора сетевым током с частотой 50 Гц, каждую секунду магнитный поток будет совершать по 50 полных циклических изменений, а 50*60 = 3000, вот и получается 3000 оборотов в минуту — синхронная скорость асинхронного электродвигателя.

В рамках данной статьи мы поговорим о том, как определить синхронную скорость вращения неизвестного асинхронного трехфазного двигателя, просто взглянув на его статор. По внешнему виду статора, по расположению обмоток, по количеству пазов, — можно легко определить синхронные обороты электродвигателя если у вас нет под рукой тахометра. Итак, начнем по порядку и разберем данный вопрос с примерами.

3000 оборотов в минуту

Про асинхронные электродвигатели принято говорить, что тот или иной двигатель имеет одну, две, три или четыре пары полюсов. Минимум — одна пара полюсов, то есть минимум — два полюса. Взгляните на рисунок. Здесь вы видите, что в статор уложено по две последовательно соединенные катушки на каждую фазу — в каждой паре катушек одна расположена напротив другой. Эти катушки и образуют по паре полюсов на статоре.

Одна из фаз показана для ясности красным цветом, вторая — зеленым, третья — черным. Обмотки всех трех фаз устроены одинаково. Поскольку три эти обмотки питаются по очереди (ток трехфазный), то за 1 колебание из 50 в каждой из фаз — магнитный поток статора один раз обернется на полные 360 градусов, то есть совершит один оборот за 1/50 секунды, значит 50 оборотов получится за секунду. Так и выходит 3000 оборотов в минуту.

Таким образом становится ясно, что для определения синхронных оборотов асинхронного электродвигателя достаточно определить количество пар его полюсов, что легко сделать, сняв крышку и взглянув на статор.

Общее число пазов статора разделите на число пазов, приходящихся на одну секцию обмотки одной из фаз. Если получится 2, то перед вами двигатель с двумя полюсами — с одной парой полюсов. Следовательно синхронная частота составляет 3000 оборотов в минуту или примерно 2910 с учетом скольжения. В простейшем случае 12 пазов, по 6 пазов на катушку, и таких катушек 6 — по две на каждую из трех фаз.

Обратите внимание, количество катушек в одной группе для одной пары полюсов может быть не обязательно 1, но и 2 и 3, однако для примера мы рассмотрели вариант с одиночными группами на пару катушек (не будем в рамках данной статьи заострять внимание на способах намотки).

1500 оборотов в минуту


Для получения синхронной скорости в 1500 оборотов в минуту, количество полюсов статора увеличивают вдвое, чтобы за 1 колебание из 50 магнитный поток совершил бы только пол оборота — 180 градусов.

Для этого на каждую фазу делают по 4 секции обмотки. Таким образом, если одна катушка занимает четверть всех пазов, то перед вами двигатель с двумя парами полюсов, образованными четырьмя катушками на фазу.

Например, 6 пазов из 24 занимает одна катушка или 12 из 48, значит перед вами двигатель с синхронной частотой 1500 оборотов в минуту, или с учетом скольжения примерно 1350 оборотов в минуту. На приведенном фото каждая секция обмотки выполнена в виде двойной катушечной группы.

1000 оборотов в минуту

Как вы уже поняли, для получения синхронной частоты в 1000 оборотов в минуту, каждая фаза образует уже три пары полюсов, чтобы за одно колебание из 50 (герц) магнитный поток обернулся бы всего на 120 градусов, и соответствующим образом повернул бы за собой ротор.

Таким образом, минимум 18 катушек установлены на статор, причем каждая катушка занимает шестую часть всех пазов (по шесть катушек на фазу — по три пары). Например, если пазов 24, то одна катушка займет 4 из них. Получится частота с учетом скольжения около 935 оборотов в минуту.

750 оборотов в минуту

Для получения синхронной скорости в 750 оборотов в минуту, необходимо, чтобы три фазы формировали на статоре четыре пары движущихся полюсов, это по 8 катушек на фазу — одна напротив другой — 8 полюсов. Если например на 48 пазов приходится по катушке на каждые 6 пазов — перед вами асинхронный двигатель с синхронными оборотами 750 (или около 730 с учетом скольжения).

500 оборотов в минуту


Наконец, для получения асинхронного двигателя с синхронной скоростью в 500 оборотов в минуту необходимо 6 пар полюсов — по 12 катушек (полюсов) на фазу, чтобы на каждое колебание сети магнитный поток поворачивался бы на 60 градусов. То есть, если например статор имеет 36 пазов, при этом на катушку приходится по 4 паза — перед вами трехфазный двигатель на 500 оборотов в минуту (480 с учетом скольжения).

Асинхронные двигатели переменного тока являются самыми применяемыми электродвигателями абсолютно во всех хозяйственных сферах. В их преимуществах отмечается конструктивная простота и небольшая цена. При этом немаловажное значение имеет регулирование скорости асинхронного двигателя. Существующие способы показаны ниже.

Согласно структурной схеме скоростью электродвигателя можно управлять в двух направлениях, то есть изменением величин:

  1. скорость электромагнитного поля статора;
  2. скольжение двигателя.

Первый вариант коррекции, используемый для моделей с короткозамкнутым ротором, осуществляется за счет изменения:

  • частоты,
  • количества полюсных пар,
  • напряжения.

В основе второго варианта, применяемого для модификации с фазным ротором, лежат:

  • изменение напряжения питания;
  • присоединение элемента сопротивления в цепь ротора;
  • использование вентильного каскада;
  • применение двойного питания.

Вследствие развития силовой преобразовательной техники на текущий момент в широком масштабе изготовляются всевозможные виды частотников, что определило активное применение частотно-регулируемого привода. Рассмотрим наиболее распространённые методы.

Всего десять лет назад в торговой сети регуляторов частоты вращения скорости ЭД было небольшое количество. Причиной тому служило то, что тогда ещё не производились дешёвые силовые высоковольтные транзисторы и модули.

На сегодня частотное преобразование – самый распространённый способ регулирования скорости двигателей. Трёхфазные преобразователи частоты создаются для управления 3-фазными электродвигателями.


Однофазные же двигатели управляются:

  • специальными однофазными преобразователями частоты;
  • 3-фазными преобразователями частоты с устранением конденсатора.

Схемы регуляторов оборотов асинхронного двигателя

Для двигателей повседневного предназначения легко можно выполнить необходимые расчеты, и своими руками произвести сборку устройства на полупроводниковой микросхеме. Пример схемы регулятора электродвигателя приведён ниже. Такая схема позволяет добиться контроля параметров приводной системы, затрат на техническое обслуживание, снижения потребления электричества наполовину.


Принципиальная схема регулятора оборотов вращения ЭД для повседневных нужд значительно упрощается, если применить так называемый симистор.


Обороты вращения ЭД регулируются с помощью потенциометра, определяющего фазу входного импульсного сигнала, открывающего симистор. На изображении видно, что в качестве ключей применяются два тиристора, подключённых встречно-параллельно. Тиристорный регулятор оборотов ЭД 220 В достаточно часто применяется для регулирования такой нагрузки, как диммеры, вентиляторы и нагревательная техника. От оборотов вращения асинхронного ЭД зависят технические показатели и эффективность работы двигательного оборудования.

Регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя

Пользователь интересуется товаром BM — Устройство для сбора и передачи данных по Wi-Fi. Пользователь интересуется товаром MP — Силовое реле расширения 5В, для управления электроприборами В мощностью до 2 кВт 10А. Пользователь интересуется товаром NN — Лабораторный блок питания 1,2…37В 0…3А набор для пайки. Приглашаем Вас в фирменные магазины в Москве Подробнее.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Регулятор оборотов для асинхронного электродвигателя 220-380 вольт

Асинхронная машина


Наиболее распространённая конструкция таких двигателей содержит две или более обмотки — рабочую и фазосдвигающую. Рабочая питается напрямую, а дополнительная через конденсатор, который сдвигает фазу на 90 градусов, что создаёт вращающееся магнитное поле. Поэтому такие двигатели ещё называют двухфазные или конденсаторные.

В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума установки, установить необходимую производительность. Рассматривать механические способы изменения скорости вращения, например редукторы, муфты, шестерёнчатые трансмиссии мы не будем.

Также не затронем способ изменения количества полюсов обмоток. Регулирование скорости этим способом связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя — разностью между скоростью вращения магнитного поля, создаваемого неподвижным статором двигателя и его движущимся ротором:. При этом обязательно выделяется энергия скольжения — из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя. Данный способ имеет небольшой диапазон регулирования, примерно , а также может осуществляться только вниз — то есть, снижением питающего напряжения.

При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности. Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой. Автотрансформатор — это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков. При этом нет гальванической развязки от сети, но она в данном случае и не нужна, поэтому получается экономия из-за отсутствия вторичной обмотки.

На схеме изображён автотрансформатор T1 , переключатель SW1 , на который приходят отводы с разным напряжением, и двигатель М1.

Преимущества данной схемы:. В данной схеме используются ключи — два тиристора, включённых встречно-параллельно напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения или симистор.

Схема управления регулирует момент открытия и закрытия тиристоров относительно фазового перехода через ноль, соответственно «отрезается» кусок вначале или, реже в конце волны напряжения. Таким образом изменяется среднеквадратичное значение напряжения. Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки — ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов так называемые диммеры.

Ещё один способ регулирования — пропуск полупериодов волны напряжения, но при частоте в сети 50 Гц для двигателя это будет заметно — шумы и рывки при работе. Достоинства тиристорных регуляторов:. Стоит отметить, что в большинстве современных кондиционеров среднего и высшего уровня скорость вентилятора регулируется именно таким способом. Изменение напряжения осуществляется по принципу ШИМ широтно-импульсная модуляция , а в выходном каскаде используются транзисторы — полевые или биполярные с изолированным затвором IGBT.

Выходные транзисторы коммутируются с высокой частотой около 50 кГц , если при этом изменить ширину импульсов и пауз между ними, то изменится и результирующее напряжение на нагрузке. Чем короче импульс и длиннее паузы между ними, тем меньше в итоге напряжение и подводимая мощность. Для двигателя, на частоте в несколько десятков кГц, изменение ширины импульсов равносильно изменению напряжения. Выходной каскад такой же как и у частотного преобразователя, только для одной фазы — диодный выпрямитель и два транзистора вместо шести, а схема управления изменяет выходное напряжение.

Плюсы электронного автотрансформатора:. Слабые стороны:. Причина — не было дешёвых силовых высоковольтных транзисторов и модулей. Но разработки в области твердотельной электроники позволили вывести на рынок силовые IGBT-модули.

Как следствие — массовое появление на рынке инверторных кондиционеров, сварочных инверторов, преобразователей частоты. На данный момент частотное преобразование — основной способ регулирования мощности, производительности, скорости всех устройств и механизмов приводом в которых является электродвигатель.

При этом регулировка частоты возможна и вверх, но в ограниченном диапазоне частот, этому мешает конденсатор установленный в цепи фазосдвигающей обмотки, так как его сопротивление напрямую зависит от частоты тока:.

Optidrive E2 позволяет управлять двигателем без исключения из схемы конденсатора, то есть без изменения конструкции двигателя — в некоторых моделях это сделать довольно сложно. Преимущества специализированного частотного преобразователя:. Минусы использования однофазного ПЧ:. Стандартный частотник имеет на выходе трёхфазное напряжение. При подключении к ему однофазного двигателя из него извлекают конденсатор и соединяют по приведённой ниже схеме:.

В некоторых конденсаторных двигателях дополнительная обмотка выполняется более тонким проводом и соответственно имеет более высокое сопротивление. Многие ПЧ имеют защиту от асимметрии токов в обмотках, при невозможности отключить эту функцию в приборе работа по данной схеме будет невозможна. Недостатки метода:. Чем заменить сгоревший трансформатор или штатный импульсный источник? Предлагаемый модуль питания обеспечит стабильное напряжение питания.

Линейка холодильщика — удобный инструмент, заменяющий бумажные графики зависимости температуры от давления фреонов. Что же ещё удобней? Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. Главная Справочные материалы Управление скоростью вращения однофазных двигателей. Управление скоростью вращения однофазных двигателей.

Однофазные асинхронные двигатели питаются от обычной сети переменного напряжения В. Регулировать скорость вращения таких двигателей необходимо, например, для: изменения расхода воздуха в системе вентиляции регулирования производительности насосов изменения скорости движущихся деталей, например в станках, конвеерах В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума установки, установить необходимую производительность.

Способы регулирования Рассматривать механические способы изменения скорости вращения, например редукторы, муфты, шестерёнчатые трансмиссии мы не будем.

На практике для этого применяют различные схемы регуляторов. Регулировка получается ступенчатой, обычно используют не более 5 ступеней регулирования. Однако, преобразователи частоты предназначены для управления трёхфазными электродвигателями.

Самостоятельный ремонт кондиционеров. Чем заменить сгоревший трансформатор? Линейка холодильщика — современный вариант.

Как подобрать аналог варистора. Для подбора замены сгоревшему варистору необходимо воспользоваться таблицей аналогов. Климатические новости. Demir Dokum. General Climate.

Техническая документация Самостоятельный ремонт кондиционеров Самостоятельный монтаж кондиционеров Познавательные статьи Инверторные кондиционеры Техническая библиотека Справочные материалы Кондиционирование серверной Климатические новости История брендов Общестроительные статьи Магазин.

Контактная информация. Как подобрать аналог варистора Для подбора замены сгоревшему варистору необходимо воспользоваться таблицей аналогов.


регулировка скорости электродвигатель

Качественный обмен воздуха в помещении в значительной мере влияет на комфорт жизни в квартире. Чистый воздух, сухие стены, мягкий микроклимат в доме напрямую зависит от наличия системы вентиляции. При этом к самой популярной на сегодняшний день системе обмена воздушных потоков в помещении относится принудительная вентиляция, работающая по приточно-вытяжному принципу. Большинство современных вентиляторов для вытяжных систем снабжаются электродвигателем с регулируемой скоростью вращения. При этом для изменения оборотов вентилятора используют специальные регуляторы, в том числе и частотные системы изменения скорости вращения асинхронного двигателя , который используется как в вытяжных устройствах, так и в различных бытовых приборах в квартире. Ещё не так давно устройства регулировки скорости вращения асинхронного электродвигателя состояли из простейших ручных выключателей и магнитного реле, благодаря которым можно было только запустить мотор на максимальных оборотах или выполнить полное его отключение. Любой регулятор оборотов двигателя, в том числе и частотный, предназначен для изменения скорости вращения мотора.

Итак, способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя что изменить скорость вращения электродвигателя можно лишь путем.

Регулятор оборотов асинхронного электродвигателя 220в своими руками

Почти все станки в качестве электропривода оснащаются асинхронными двигателями. У них простая конструкция и не высокая стоимость. В связи с этим важным оказывается регулирование скорости асинхронного двигателя. Однако в стандартной схеме включения управлять его оборотами можно только с помощью механических передаточных систем редукторы, шкивы , что не всегда удобно. Электрическое управление оборотами ротора имеет больше преимуществ, хотя оно и усложняет схему подключения асинхронного двигателя. Для некоторых узлов автоматического оборудования подходит именно электрическое регулирование скорости вращения вала асинхронного электродвигателя. Только так можно добиться плавной и точной настройки рабочих режимов. Существует несколько способов управления частотой вращения путём манипуляций с частотой, напряжением и формой тока. Все они показаны на схеме. Из представленных на рисунке способов, самыми распространёнными для регулирования скорости вращения ротора являются изменение следующих параметров:.

Регулятор частоты вращения двигателя

Хорошая вентиляция воздуха в жилом помещении играет большую роль в жизни человека. Микроклимат прямо зависит от вентиляционной установки. Основной по популярности сегодня системой вентиляции является приточно-вытяжная. Множество новых установок вытяжки оснащены электрическим двигателем с возможностью регулировки оборотов электродвигателя.

Есть в электроустановках позиции, когда без электродвигателя, работающего на постоянном токе, не обойтись. Именно этот электромотор можно регулировать по скорости вращения ротора, что и требуется в электроустановках.

Способы регулирования скоростью вращения асинхронного двигателя

Это устройство, предназначенное для выполнения функции плавного увеличения или уменьшения скорости вращения вала электрического двигателя. Регулировку можно осуществлять методом широтно-импульсной модуляции и методом изменения фазного напряжения. Для управления и регулировки числа оборотов вращения электродвигателя асинхронного типа, можно использовать импульсный регулятор-стабилизатор напряжения инвертор. Он будет выполнять функцию источника питания. Питающее напряжение электродвигателя, выходящее после ШИМ-регулятора, будет изменяться в соответствии с изменением частоты вращения. Используя этот способ, достигается больший экономический эффект, устройство достаточно простое и при этом увеличивает эффективность регулирования.

Как сделать регулятор оборотов электродвигателя 12в, 220в, 24в

Забыли пароль? Изменен п. Расшифровка и пояснения — тут. Автор: viter50 , 1 ноября в Электроника. Может слышали о таком как «Транзисторы составные биполярные» именно к этому классу он относится, а значит и схема нарисована правильно, а с чтением схем у вас явное осложнение, не просто так там включёны диоды, там применён десятичный счетчик, 5 и 10 импульс не используется, это необходимо для исключения «сквозного тока». Рискну высказать свое субъективное мнение.

Различные виды регуляторов для изменения скорости вращения асинхронного двигателя. Частотный регулятор оборотов вращения.

Способы регулировки оборотов вращения асинхронных двигателей

Регулировка скорости изменением величины напряжения снижает момент и также увеличивает потери мощности. Регулировка частоты вращения путем изменения числа полюсов осуществляется ступенчато, кроме того, этот способ пригоден только для специальных многоскоростных двигателей с несколькими обмотками неподвижной части. Асинхронный двигатель — самый распространенный электропривод технологического оборудования. Главная особенность таких электрических машин — постоянная скорость вращения вала.

Качественный обмен воздуха в помещении в значительной мере влияет на комфорт жизни в квартире. Чистый воздух, сухие стены, мягкий микроклимат в доме напрямую зависит от наличия системы вентиляции. При этом к самой популярной на сегодняшний день системе обмена воздушных потоков в помещении относится принудительная вентиляция, работающая по приточно-вытяжному принципу. Большинство современных вентиляторов для вытяжных систем снабжаются электродвигателем с регулируемой скоростью вращения. При этом для изменения оборотов вентилятора используют специальные регуляторы, в том числе и частотные системы изменения скорости вращения асинхронного двигателя, который используется как в вытяжных устройствах, так и в различных бытовых приборах в квартире.

На современном этапе развития промышленности возникла необходимость для создания управления темпом вращения различными методами и устройствами.

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. Из рис. 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.

Появится избыточный результирующий вращающий момент, разгоняющий ротор до скорости. Регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя.. Регулирование частоты вращения двигателей определяется в.. Такие схемы применяются, например, у асинхронных двигателей.


Регулирование скорости вращения и реверсирование асинхронных электродвигателей

Регулируя скорость таким образом, следует иметь в виду, что при мощности, уменьшающейся пропорционально скорости вращения, работа допускается в течение коротких отрезков времени (не свыше 0,5 ч) с интервалами, превышающими длительность рабочего периода в 3—4 раза. Длительная работа двигателя на пониженной скорости допустима только при соответствующем снижении момента вращения.

Регулирование скорости с помощью добавочного сопротивления в цепи ротора имеет недостатки: при нем неизбежны значительные потери энергии и снижение жесткости механической характеристики. Кроме того, оно приводит к неустойчивой работе электродвигателя на малых оборотах; в этом случае приходится включать большие сопротивления, что увеличивает крутизну характеристик и влечет за собой колебания скорости вращения при небольших изменениях момента сопротивления нагрузки. Вместе с тем данный способ регулирования скорости находит сравнительно широкое применение для электропривода механизмов с повторно-кратковременным режимом работы, как, например, в крановых установках, а также в приводах с вентиляторным моментом.

Искусственные механические характеристики при различных сопротивлениях в цепи ротора были приведены на рис. 25.

Регулирование скорости вращения двигателя изменением числа пар полюсов. Переключая обмотки статора на различные соединения, дающие разное число пар полюсов, можно изменять ступенями скорость вращения двигателя. Такое регулирование скорости экономично и дает механические характеристики, обладающие большой жесткостью, вследствие чего двигатели с изменением числа полюсов — многоскоростные — находят широкое применение в приводных, не требующих плавного регулирования скорости. Переключение числа пар полюсов достигается изменением схемы соединений статорной обмотки. Чтобы не производить переключений в роторной обмотке, двигатели с переключением полюсов выполняются с короткозамкнутым ротором. Промышленность выпускает двух-, трех- и четырехскоростные двигатели с короткозамкнутым ротором.

При выборе многоскоростного двигателя следует обращать внимание на характер изменения номинального момента и номинальной мощности при переходе от одной скорости к другой.

Для четырехскоростных двигателей можно получать следующие синхронные скорости вращения в об/мин: 3000/1500/1000/500; 3000/1500/750/375; 1500/1000/750/500; 1000/750/500/375. Диапазон регулирования скорости достигает (6: 1) — (8: 1). На рис. 29 приведены механические характеристики двухскоростных асинхронных двигателей. При переходе с высшей скорости вращения на низшую двигатель переходит в генераторный режим с отдачей энергии в сеть.

Регулирование скорости изменением частоты питающего тока. Регулирование скорости двигателя путем изменения частоты питающего тока позволяет иметь плавное регулирование в широком диапазоне (10: 1). Механические характеристики двигателя при этом достаточно жесткие и обеспечивают стабильную работу привода. В случае поддержания магнитного потока двигателя неизменным регулирование его скорости производится при постоянном моменте. Для этого необходимо при изменении частоты в том же направлении и в той же кратности изменять и величину напряжения, т. е. обеспечивать постоянство отношения —.

Рассматриваемый способ регулирования скорости может быть применен для одного или нескольких асинхронных двигателей, работающих в одном и том же режиме.

Рис. 29. Механические характеристики двухскоростных асинхронных двигателей трехфазного тока а — при постоянном моменте и различных номинальных мощностях при высшей и низшей скоростях; б — постоянная номинальная мощность, но различные номинальные

Ток различной частоты получается при помощи независимого источника энергии, частота которого может быть регулируемой. К таким источникам относятся преобразователи частоты электромашинные, электронно-ионные и полупроводниковые.

Несмотря на высокие начальные затраты на оборудование и сложную схему, частотный принцип регулирования скорости применяется в некоторых случаях в промышленности, главным образом для одновременного регулирования скорости вращения группы асинхронных двигателей одного производственного механизма. В электроприводах строительных машин этот способ регулирования скорости пока еще не нашел применения.

Регулирование скорости при помощи дросселей насыщения. Основным элементом управления при этом способе регулирования является дроссель насыщения (рис.30). На сердечнике дросселя имеется обмотка постоянного тока, включаемая в цепь управления. Вторая обмотка переменного тока находится в силовой цепи, подающей питание к обмотке статора двигателя. При изменении величины постоянного тока в обмотке управления дросселя изменяется индуктивное сопротивление его основной обмотки переменного тока, включенной в цепь статора. Вследствие этого изменяется напряжение, подводимое к статору двигателя. Мощность, потребляемая в цепи управления постоянного тока, незначительна, порядка одного или нескольких процентов от мощности силовой цепи.

Рис. 30. Схема асинхронного двигателя
а — с дросселями насыщения в цепи статора; б — механические характеристики двигателя без добавочного сопротивления; в — то же, с добавочным сопротивлением в цепи ротора двигателя

Большие преимущества дроссельное регулирование имеет при управлении кранами. Они заключаются в том, что эта система управления обеспечивает: широкий диапазон регулирования скорости, плавность изменения скорости при спуске груза и торможении, достаточную независимость регулирования скорости от нагрузки, контроль за величиной ускорения. Кроме того, она ограничивает величину поднимаемого груза и позволяет управление мощным силовым приводом выполнять путем изменения небольшого по величине тока в цепи намагничивания дросселя. Дроссельное управление целесообразно применять для строительных и других видов кранов с большой высотой подъема в тех случаях, когда наряду с высокой скоростью, необходимой для обеспечения достаточной производительности, требуются малые посадочные скорости, а толчки и раскачивание грузов недопустимы.

Асинхронный электропривод с дросселями насыщения находит также применение для механизмов, работающих в тяжелых условиях (при наличии агрессивной или взрывоопасной среды), поскольку в таком приводе можно создать схемы бесконтактного управления им.

Наиболее благоприятным видом нагрузки для рассматриваемого метода регулирования является вентиляторная нагрузка (центробежные насосы и вентиляторы), так как в этом случае при снижении скорости, а следовательно, и возрастании скольжения уменьшается величина момента, благодаря чему потери в цепи ротора при расширении диапазона регулирования не увеличиваются.

Недостатком дроссельного регулирования является значительное уменьшение максимального вращающего момента двигателя при снижении напряжения в цепи статора, так как у асинхронных двигателей момент пропорционален квадрату напряжения. Кроме того, включение дросселя насыщения, обладающего большой индуктивностью, приводит к снижению коэффициента мощности установки.

Регулирование скорости вращения при помощи электромагнитной муфты скольжения. Этот метод регулирования скорости предусматривает установку между валом приводного двигателя и валом производственного механизма электромагнитной муфты скольжения. Обе части муфты вращаются, причем ведущая часть соединена с приводным двигателем, работающим практически с неизменной скоростью (рис. 31). Ведомая часть муфты соединяется с производственным механизмом, скорость которого должна регулироваться; эта часть муфты не имеет механической связи с ведущей.

При вращении ведущей части муфты магнитное поле индуктора пересекает якорь и наводит в нем токи, взаимодействие которых с магнитным полем индуктора создает вращающий момент. Таким образом, за счет магнитной связи ведущая часть муфты увлекает за собой ведомую. С целью повышения жесткости характеристик и увеличения диапазона регулирования скорости обычно вводят обратные связи по скорости с помощью центро-)ежного регулятора или тахогенератора. Рассматриваемый метод регулирования скорости обеспечивает плавное и в широком диапазоне (примерно 8 : 1) регулирование. Общий к. п. д. привода определяется произведением к. п. д. муфты и к. п. д. приводного двигателя. Потери в самой муфте определяются в основном потерями скольжения, выделяющимися в якоре муфты. Если принять за 100% мощность, потребляемую производственным механизмом, то установленная мощность электропривода с электромагнитной муфтой должна составлять 200%. В последние годы рассматриваемый способ регулирования скорости начинает широко применяться.

Рис. 31. Электромагнитная муфта скольжения
1 — ротор, связанный с валом электродвигателя; 2 — якорь; 3 — зубцы с обмоткой; 4 — контактные кольца; 5 — щетки; 6 — ведомый вал механизма

Получение устойчивых низких скоростей асинхронного привода. В подъемных и других установках иногда необходимо осуществлять достаточно плавную остановку. С этой целью важно перед полной остановкой производить торможение с малой скоростью.

Получение пониженной скорости возможно при совместной работе двух связанных асинхронных двигателей, один из которых работает в двигательном режиме, другой— в режиме противовключения. Электрическая часть и механические характеристики привода приведены на рис. 32.

Более жесткую механическую характеристику при пониженной скорости можно получить в том случае, когда первая машина работает в двигательном режиме, а вторая — в режиме динамического торможения. Режим динамического торможения второй машины осуществляется путем подключения обмоток статора к источнику постоянного тока. Электрическая схема и механическая характеристика приведены на рис. 33.

Работа на пониженной скорости может быть достигнута также и при одном асинхронном двигателе. Применяемая для этого электрическая схема и механические характеристики приведены на рис. 34. Введением полупроводникового выпрямителя ВП достигается совмещение двигательного и тормозного режимов. Результирующая характеристика 2 на рис. 34 обладает значительной жесткостью при малых скоростях.

Рассмотренные способы регулирования для получения низких скоростей обладают малым к.п.д., поэтому не применяются при длительных режимах работы.

Рис. 32. Механические характеристики двух асинхронных двигателей’ при работе одного из них в режиме противовключения

Рис. 33. Механические характеристики двух асинхронных двигателей при работе одного из них в режиме динамического торможения

Рис. 34. Механические характеристики асинхронного двигателя (работа на пониженной скорости)
1 — реостатная; 2 — при совмещении двигательного и тормозного режимов

Существуют также более сложные системы регулирования скорости вращения асинхронных двигателей, например импульсная, каскадная и некоторые другие.

Уберите несуществующий способ регулирования скорости вращения асинхронного двигателя

а) Частотное регулирование

б) Регулирование изменением числа пар полюсов

в) Регулирование скольжением +

г) Реостатное регулирование

Трехфазный асинхронный двигатель мощностью 1кВт включен в однофазную сеть. Какую полезную мощность на валу можно получить от этого двигателя?

а) Не более 200 Вт б) Не более 700 Вт

в) Не менее 1 кВт+ г) Не менее 3 кВт

Для преобразования какой энергии предназначены асинхронные двигатели?

а) Электрической энергии в механическую+

б) Механической энергии в электрическую

в) Электрической энергии в тепловую

г) Механической энергии во внутреннюю

Перечислите режимы работы асинхронного электродвигателя

а) Режимы двигателя б) Режим генератора

в) Режим электромагнитного тормоза г) Все перечисленные+

Как называется основная характеристика асинхронного двигателя?

а) Внешняя характеристика б) Механическая характеристика+

в) Регулировочная характеристика г) Скольжение

Как изменится частота вращения магнитного поля при увеличении пар полюсов асинхронного трехфазного двигателя?

а) Увеличится б) Уменьшится+

в) Останется прежней г) Число пар полюсов не влияет на частоту вращения



Определить скольжение трехфазного асинхронного двигателя, если известно, что частота вращения ротора отстает от частоты магнитного поля на 50 об/мн. Частота магнитного поля 1000 об/мин.

а) S=0,05 + б) S=0,02

в) S=0,03 г) S=0,01

Укажите основной недостаток асинхронного двигателя.

а) Сложность конструкции

б) Зависимость частоты вращения от момента на валу

в) Низкий КПД

г) Отсутствие экономичных устройств для плавного регулирования частоты вращения ротора.+

С какой целью при пуске в цепь обмотки фазного ротора асинхронного двигателя вводят дополнительное сопротивление?

а) Для уменьшения тока в обмотках б) Для увеличения вращающего момента

в) Для увеличения скольжения г) Для регулирования частоты вращения+

 

Раздел 7 «Синхронные машины».

1.Синхронизм синхронного генератора, работающего в энергосистеме невозможен, если:

а) Вращающий момент турбины больше амплитуды электромагнитного момента.

б) Вращающий момент турбины меньше амплитуды электромагнитного момента.

в) Эти моменты равны +

г) Вопрос задан некорректно

Каким образом, возможно, изменять в широких пределах коэффициент мощности синхронного двигателя?

а) Воздействуя на ток в обмотке статора двигателя

б) Воздействуя на ток возбуждения двигателя+

в) В обоих этих случаях

г) Это сделать не возможно

Какое количество полюсов должно быть у синхронного генератора, имеющего частоту тока 50 Гц, если ротор вращается с частотой 125 об/мин?

 

а) 24 пары + б) 12 пар

в) 48 пар г) 6 пар

С какой скоростью вращается ротор синхронного генератора?

а) С той же скоростью, что и круговое магнитное поле токов статора+ б) Со скоростью, большей скорости вращения поля токов статора

в) Со скоростью, меньшей скорости вращения поля токов статора г) Скорость вращения ротора определяется заводом — изготовителем

С какой целью на роторе синхронного двигателя иногда размещают дополнительную короткозамкнутую обмотку?

а) Для увеличения вращающего момента

б) Для уменьшения вращающего момента

в) Для раскручивания ротора при запуске+

г) Для регулирования скорости вращения

У синхронного трехфазного двигателя нагрузка на валу уменьшилась в 3 раза. Изменится ли частота вращения ротора?

а) Частота вращения ротора увеличилась в 3 раза

б) Частота вращения ротора уменьшилась в 3 раза

в) Частота вращения ротора не зависит от нагрузки на валу г) Частота вращения ротора увеличилась+

Синхронные компенсаторы, использующиеся для улучшения коэффициента мощности промышленных сетей, потребляют из сети

а) индуктивный ток б) реактивный ток

в) активный ток г) емкостный ток+

Каким должен быть зазор между ротором и статором синхронного генератора для обеспечения синусоидальной формы индуцируемой ЭДС?

а) Увеличивающимся от середины к краям полюсного наконечника+ б) Уменьшающимся от середины к краям полюсного наконечника

в) Строго одинаковым по всей окружности ротора

г) Зазор должен быть 1- 1,5 мм

С какой частотой вращается магнитное поле обмоток статора синхронного генератора, если в его обмотках индуцируется ЭДС частотой 50Гц, а индуктор имеет четыре пары полюсов?

а) 3000 об/мин б) 750 об/мин+

в) 1500 об/мин г) 200 об/мин

10. Синхронные двигатели относятся к двигателям:

а) с регулируемой частотой вращения

б) с нерегулируемой частотой вращения+

в) со ступенчатым регулированием частоты вращения

г) с плавным регулированием частоты вращения

К какому источнику электрической энергии подключается обмотка статора синхронного двигателя?

а) К источнику трёхфазного тока+ б) К источнику однофазного тока

в) К источнику переменного тока г) К источнику постоянного тока

12. При работе синхронной машины в режиме генератора электромагнитный момент является:

а) вращающим+ б) тормозящими

в) нулевыми г) основной характеристикой

Способы регулирования скорости асинхронного двигателя.

Способы регулирования скорости асинхронного электропривода можно определить на основании анализа уравнения механической характеристики двигателя:

 

 

Uф – фазное напряжение сети;

– приведённое к статору сопротивление роторной цепи;

= – сопротивления обмотки ротора и реостата ;

R1 – сопротивление обмотки статора;

ω0 = – угловая скорость поля статора;

f1 – частота сети;

р – число пар полюсов;

S = – скольжение;

ω – угловая скорость ротора;

хк – реактивное сопротивление короткого замыкания.

Из формулы следует, что регулировать скорость асинхронного электропривода электрическим путём можно изменением числа пар полюсов р, введением реостата в цепь ротора (Rp2), изменением напряжения, приложенного к статорной обмотке и изменением частоты питающей сети.

Изменением числа пар полюсов обеспечивается ступенчатое регулирование синхронной угловой скорости двигателя ω0.

Преимущество данного способа – экономичность

Недостаток:

Cтупенчатое управление скоростью двигателя. Перегрузочная способность двигателя пропорциональна числу полюсов при заданной величине индукции. Для получения заданной перегрузочной способности необходимо подбирать соотношения обмоток, что достигается изменением фазного напряжения (соединение обмоток звездой или треугольником) или числа витков (путем соединения отдельных частей обмоток последовательно или параллельно). С целью получения одинаковой перегрузочной способности при разном числе р применяются либо отдельные обмотки, либо полюсно переключаемые обмотки статора с двойной звезды на треугольник или с двойной звезды на звезду. Максимальный диапазон регулирования, обеспечиваемый переключением числа пар полюсов, составляет 6: 1 при использовании независимых обмоток.

Регулирование скорости введением реостата в цепь ротора.

При данном способе регулирования вся энергия скольжения выделяется в виде потерь в цепи электродвигателя. Потери мощности в реостате при этом составят ΔР = Рэ·S, где Рэ – электромагнитная мощность. Отсюда видно, что потери мощности в двигателе пропорциональны относительному перепаду угловой скорости. Недостатком этого способа является также уменьшение стабильности скорости при ее снижении, относительно малый диапазон регулирования (2:1), ступенчатость.

Регулирование скорости изменением напряжения, приложенного к статорной обмотке. Система «преобразователь напряжения – двигатель»

Одним из возможных способов изменения скорости АД является изменение напряжения на выводах его статора, при этом частота такого напряжения постоянна и равна частоте сети переменного тока. Между выводами питающей сети и статора АД включен преобразователь напряжения, при использовании которого изменяться напряжение, подводимое к статору АД.

Недостатком такого регулирования является резкое снижение критического момента по мере уменьшения напряжения на обмотке статора АД.

Регулирование скорости вращения АД изменением частоты питающего напряжения.

Частотный способ является одним из наиболее перспективных и широко используемых в настоящее время способов регулирования скорости АД. Принцип его заключается в том, что, изменяя частоту f питающего АД напряжения, можно в соответствии с выражением (ω0=2πf1/p изменять его синхронную скорость ω0, получая тем самым различные искусственные характеристики. Этот способ обеспечивает плавное регулирование в широком диапазоне, получаемые характеристики обладают высокой жесткостью. Частотный способ к тому же отличается и еще одним весьма важным свойством: при регулировании скорости АД не происходит увеличения его скольжения, как это имеет место, например, при реостатном регулировании; Поэтому при этом способе регулирования потери скольжения, определяемые по (1.3), оказываются небольшими, в связи с чем частотный способ наиболее экономичен.

 

ΔР2 = Р1 – Р2 = М·ω0 – М·ω = М·ω0·s = Р1·s

 

Для лучшего использования АД и получения высоких энергетических показателей его работы – коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности – одновременно с изменением частоты питающего напряжения необходимо изменять и значение этого напряжения. Закон изменения напряжения при этом зависит от характера момента нагрузки.

При выборе соотношения между частотой и напряжением, подводимым к статору АД, часто исходят из условия сохранения его перегрузочной способности λ, которая определяется отношением критического момента двигателя Мк к моменту нагрузки Мс:

 

λ = Мк / Мс = const

 

Если пренебречь активным сопротивлением статора и учесть, что хк ~ f1 и ω0 ~ f1, то согласно выражению:

 

Мк = 3Uф2 / (ω0 хк)

 

можно записать (1.5) как:

 

λ = = const

 

где:

А – постоянная, не зависящая от f1.

Из (1.5) следует, что для любых значений частоты f1i и f1к должно соблюдаться следующее соотношение:

 

 

где:

Мсi, Мск – моменты нагрузки при скоростях АД, соответствующих частотам f1i и f1к.

Отсюда следует основной закон изменения напряжения при частотном способе регулирования скорости АД:

С помощью выражения (1.7) могут быть получены частные законы изменения напряжения и частоты при различных зависимостях момента нагрузки Мс от скорости.

При постоянном моменте нагрузки Мс = const, при этом согласно (1.7), т.е. напряжение на статоре должно изменяться пропорционально его частоте.

Для вентиляторного характера момента нагрузки соотношение (1.7) имеет вид (1.9), а при моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости, запишется в виде (1.11):

 

Uф / f1 = const

 

Uф / f12 = const

 

= const

 

На рисунке 1.6 приведены механические характеристики АД при частотном регулировании скорости с выполнением соотношения (1.9), где график 1 – U=Uн, f=1.3fн; 2 – U=Uн, f=fн; 3 – U=0.65Uн, f=0.65fн; 4 – U=0.3Uн, f=0.3fн.

Для частот ниже номинальной (fi < fном) критический момент АД постоянен, что обеспечивает неизменную перегрузочную способность двигателя.

 

Механические характеристики двигателя при частотном регулировании скорости

 

При частотах выше номинальной (fi > fном), когда по техническим условиям напряжение на статоре не может быть повышено сверх номинального, критический момент АД снижается.

Необходимым элементом привода является преобразователь частоты (и напряжения), на вход которого подаётся стандартное напряжение сети U1 (220, 380 В и т.д.) промышленной частоты f1 = 50 Гц, а с его выхода снимается переменное напряжение Uрег регулируемой частоты fрег, значения которых находятся между собой в определённых соотношениях, определяемых формулами (1.9 – 1.11) регулирование выходной часты и напряжения преобразователя осуществляется с помощью управляющего сигнала, изменение которого определяет в конечном итоге изменение скорости АД.

Способы регулирования скорости асинхронных двигателей

ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫИ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Анализ уравнений асинхронного двигателя позволяет определить возможные способы регулирования его частоты вращения.

АД по своей природе обладает ограниченными регулировочными свойствами. При питании от сети со стабильной частотой двигатель имеет установившуюся скорость, близкую к синхронной, которая вследствие высокой жесткости механической характеристики мало зависит от момента нагрузки.

Согласно (1) при постоянном моменте нагрузки Мс изменение угловой скорости (скольжения) может быть достигнуто за счет изменения напряжения питания статора, величины активных и индуктивных сопротивлений, частоты питающего напряжения и числа пар полюсов машины. Причем изменение синхронной угловой скорости возможно только при изменении частоты питающего напряжения или числа пар полюсов. При любом способе регулирования в роторе выделяется мощность, пропорциональная скольжению двигателя. Различие заключается в величине этой мощности и способах ее поглощения.

Перечисленные основные способы обычно классифицируются следующим образом:

1) параметрическое регулирование, связанное с изменением активных или активно — индуктивных сопротивлений в цепи статора;

2) изменение числа пар полюсов двигателя;

3) изменение параметров источника питания двигателя. Этот способ осуществляется изменением:

• напряжения питания двигателя;

• частоты источника питания двигателя.

На практике нашли применение:

частотное регулирование скорости асинхронного двигателя, при котором управляют частотой и формируют напряжение на статоре;

• частотно-токовое, при котором управляют частотой и формируют ток статора;

• векторное управление, при котором регулируют частоту и формируют вектор основного потокосцепления двигателя.

При введении добавочных симметричных активных сопротивлений (реостатное регулирование) в статор их величину можно изменять плавно только у двигателей малой мощности, а для двигателей средней и большой мощности необходимо использовать контактные или бесконтактные ключи. Ввиду ограниченного числа ступеней невозможно получить равномерное регулирование скорости. С увеличением добавочного сопротивления снижаются критический момент Мк и жесткость механических характеристик, а потери скольжения полностью выделяются в самой машине.

Этот способ регулирования пригоден только для двигателей, имеющих повышенное скольжение в номинальном режиме. Диапазон регулирования скорости таким способом не превышает 1,15-1,2.

При введении индуктивных сопротивлений в статор также уменьшаются sK и Мк, кроме того, снижается не только КПД двигателя, но и его коэффициент — мощности. Потери энергии скольжения будут такими же, как и при введении активных соп ротивлений.

Многие механизмы не требуют плавного регулирования скорости. В этом случае в приводе можно использовать многоскоростные асинхронные двигатели. Такие двигатели имеют два конструктивных исполнения:

• с уложенными в одни пазы статора несколькими обмотками на различное число пар полюсов;

• с одной обмоткой, допускающей такое переключение ее секций, что образуется различное число пар полюсов.

Многоскоростные двигатели с несколькими обмотками в одном пазу статора существенно уступают второй разновидности по габаритам, массе, КПД, коэффициенту мощности. Однако способ регулирования скорости переключением секций обмотки малопригоден для автоматизации.

В АД с короткозамкнутым ротором имеются два входных независимых управляющих воздействия — амплитуда и частота напряжения, подводимого к статору. Применение тиристорных преобразователей напряжения (регуляторов напряжения), обеспечивающих регулирование амплитуды первой гармоники напряжения при постоянной частоте сети, позволяет обеспечить плавный пуск и оптимизировать энергетические показатели (потери, потребляемую мощность, коэффициент мощности) при изменении нагрузки. Однако, наиболее эффективным и экономичным является частотное регулирование.

К одним из наиболее распространенных устройств современной силовой электроники относятся автономные инверторы напряжения. В составе преобразователей частоты они преобразуют постоянное напряжение в переменное напряжение регулируемой частоты и среднего значения. Они …

С начала 90-х годов ведущие электротехнические фирмы выпускают ПЧ третьего поколения, среди которых наиболее значительной является группа преобразователей со звеном постоянного тока и автономным инвертором напряжения с широтно-импульсной модуляцией для …

5.1 Элементная база В истории развития преобразовательной техники для электроприводов переменного тока можно выделить три этапа. До начала 80-х годов частотно-регулируемые приводы строились на базе тиристорных ПЧ с аналоговым управлением, …

Способы регулировки оборотов вращения асинхронных двигателей — Домашний уют


Cпособы регулирования скорости вращения асинхронного двигателя

Асинхронные двигатели переменного тока являются самыми применяемыми электродвигателями абсолютно во всех хозяйственных сферах. В их преимуществах отмечается конструктивная простота и небольшая цена. При этом немаловажное значение имеет регулирование скорости асинхронного двигателя. Существующие способы показаны ниже.
Согласно структурной схеме скоростью электродвигателя можно управлять в двух направлениях, то есть изменением величин:

  1. скорость электромагнитного поля статора;
  2. скольжение двигателя.

Первый вариант коррекции, используемый для моделей с короткозамкнутым ротором, осуществляется за счет изменения:

  • частоты,
  • количества полюсных пар,
  • напряжения.

В основе второго варианта, применяемого для модификации с фазным ротором, лежат:

  • изменение напряжения питания;
  • присоединение элемента сопротивления в цепь ротора;
  • использование вентильного каскада;
  • применение двойного питания.

Вследствие развития силовой преобразовательной техники на текущий момент в широком масштабе изготовляются всевозможные виды частотников, что определило активное применение частотно-регулируемого привода. Рассмотрим наиболее распространённые методы.

Что такое асинхронный двигатель?

Электродвигатели переменного тока нашли довольно широкое применение в различных сферах нашей жизнедеятельности, в подъемно транспортном, обрабатывающем, измерительном оборудовании. Они используются для превращения электрической энергии, которая поступает от сети, в механическую энергию вращающегося вала. Чаще всего используются именно асинхронные преобразователи переменного тока. В них частота вращения ротора и статора отличаются. Между этими активными элементами обеспечивается конструктивный воздушный зазор.

И статор, и ротор имеют жесткий сердечник из электротехнической стали (наборного типа, из пластин), выступающий в роли магнитопровода, а также обмотку, которая укладывается в конструктивные пазы сердечника. Именно способ организации или укладки обмотки ротора является ключевым критерием классификации этих машин.

Двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКР)

Здесь используется обмотка в виде алюминиевых, медных или латунных стержней, которые вставляются в пазы сердечника и с обеих сторон замыкаются дисками (кольцами). Тип соединения этих элементов зависит от мощности двигателя: для малых значений используют метод совместной отливки дисков и стержней, а для больших – раздельное изготовление с последующей сваркой между собой. Обмотка статора подключается с использованием схем «треугольника» или «звезды».

Двигатели с фазным ротором

К сети подключается трехфазная обмотка ротора, посредством контактных колец на основном валу и щеток. За основу принимается схема «звезда». На рисунке внизу представлена типичная конструкция такого двигателя.

Изменение скорости АД с короткозамкнутым ротором

Существует несколько способов:

  1. Управление вращением за счет изменения электромагнитного поля статора: частотное регулирование и изменение числа пар полюсов.
  1. Изменение скольжения электромотора за счет уменьшения или увеличения напряжения (может применяться для АД с фазным ротором).

Частотное регулирование

В данном случае регулировка производится с помощью подключенного к двигателю устройства для преобразования частоты. Для этого применяются мощные тиристорные преобразователи. Процесс частотного регулирования можно рассмотреть на примере формулы ЭДС трансформатора:

Данное выражение означает, что для сохранения постоянного магнитного потока, означающего сохранение перегрузочной способности электромотора, следует одновременно с преобразованием частоты корректировать и уровень питающего напряжения. Если сохраняется выражение, вычисленное по формуле:

то это означает, что критический момент не изменен. А механические характеристики соответствуют рисунку ниже, если вы не понимаете, что значат эти характеристики, то в этом случае регулировка происходит без потери мощности и момента.


Достоинствами данного метода являются:

  • плавное регулирование;
  • изменение скорости вращения ротора в большую и меньшую сторону;
  • жесткие механические характеристики;
  • экономичность.

Недостаток один — необходимость в частотном преобразователе, т.е. увеличение стоимости механизма. К слову, на современном рынке представлены модели с однофазным и трёхфазным входом, стоимость которых при мощности 2-3 кВт лежит в диапазоне 100-150 долларов, что не слишком дорого для полноценной регулировки привода станков в частной мастерской.

Переключение числа пар полюсов

Данный метод применяется для многоскоростных двигателей со сложной обмоткой, позволяющей изменять число пар ее полюсов. Самое широкое применение получили двухскоростные, трехскоростные и четырехскоростные АД. Принцип регулировки проще всего рассмотреть на основе двухскоростного АД. В такой машине обмотка каждой фазы состоит из двух полуобмоток. Скорость вращения изменяется при подключении их последовательно или параллельно.

В четырехскоростном электродвигателе обмотка выполнена в виде двух независимых друг от друга частей. При изменении числа пар полюсов первой обмотки производится изменение скорости работы электромотора с 3000 до 1500 оборотов в минуту. При помощи второй обмотки производится регулировка вращения 1000 и 500 оборотов в минуту.

При изменении числа пар полюсов происходит и изменение критического момента. Для его сохранения неизменным, требуется одновременно с изменением числа пар полюсов регулировать и питающее напряжение, например, переключением схемы звезда-треугольник и их вариациями.

Достоинства данного метода:

  • жесткие механические характеристики двигателя;
  • высокий КПД.
  • ступенчатая регулировка;
  • большой вес и габаритные размеры;
  • высокая стоимость электромотора.

Основные элементы, которые входят в структуру частотного преобразователя

Частотный преобразователь состоит из следующих компонентов:

  1. Мостовой выпрямитель на 1 или 3 фазы, оборудован конденсатором на выходе, является источником постоянного напряжения.
  2. Мостовой инвертор (IGBT) питается постоянным напряжением с помощью широтно-импульсного метода модуляции, служит для генерации напряжения переменного тока с изменяемой амплитудой и частотой.
  3. Модуль управления, который подает команды проводимости на инвертор. Они зависят от сигналов, подаваемых оператором и сведений о результатах измерений электрических величин (сетевое напряжение, нагрузочный ток двигателя).

Типичные схемы регуляторов оборотов

На рынке сегодня есть широкий выбор регуляторов и частотных преобразователей для асинхронных двигателей. Тем не менее, для бытовых нужд подъемного или обрабатывающего оборудования вполне можно сделать расчет и сборку на микросхеме самодельного прибора на базе тиристоров или мощных транзисторов.

Ниже представлен пример схемы достаточно мощного регулятора для асинхронного двигателя. За счет чего можно добиться плавного контроля параметров его работы, снижения энергопотребления до 50%, расходов на техническое обслуживание.

Данная схема является сложной. Для бытовых нужд ее можно значительно упростить, используя в качестве рабочего элемента симистор, например, ВТ138-600. В этом случае схема будет выглядеть следующим образом:

Обороты электродвигателя будут регулироваться за счет потенциометра, который определяет фазу входного импульса, открывающего симистор.

Как можно судить из информации, представленной выше, от оборотов асинхронного двигателя зависят не только параметры его работы, но и эффективность функционирования питаемого подъемного или обрабатывающего оборудования. В торговой сети сегодня можно приобрести самые разнообразные регуляторы, но также можно совершить расчет и собрать эффективное устройство своими руками.

Регулирование напряжением

Регулирование скорости этим способом связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя — разностью между скоростью вращения магнитного поля, создаваемого неподвижным статором двигателя и его движущимся ротором:

n1 — скорость вращения магнитного поля

n2— скорость вращения ротора

При этом обязательно выделяется энергия скольжения — из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя.

Данный способ имеет небольшой диапазон регулирования, примерно 2:1, а также может осуществляться только вниз — то есть, снижением питающего напряжения.

При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности.

Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой.

На практике для этого применяют различные схемы регуляторов.

Автотрансформаторное регулирование напряжения

Автотрансформатор — это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков. При этом нет гальванической развязки от сети, но она в данном случае и не нужна, поэтому получается экономия из-за отсутствия вторичной обмотки.

На схеме изображён автотрансформатор T1, переключатель SW1, на который приходят отводы с разным напряжением, и двигатель М1.

Регулировка получается ступенчатой, обычно используют не более 5 ступеней регулирования.

Преимущества данной схемы:

  • неискажённая форма выходного напряжения (чистая синусоида)
  • хорошая перегрузочная способность трансформатора

Недостатки:

  • большая масса и габариты трансформатора (зависят от мощности нагрузочного мотора)
  • все недостатки присущие регулировке напряжением

Тиристорный регулятор оборотов двигателя

В данной схеме используются ключи — два тиристора, включённых встречно-параллельно (напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения) или симистор.

Схема управления регулирует момент открытия и закрытия тиристоров относительно фазового перехода через ноль, соответственно «отрезается» кусок вначале или, реже в конце волны напряжения.

Таким образом изменяется среднеквадратичное значение напряжения.

Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки — ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов (так называемые диммеры).

Ещё один способ регулирования — пропуск полупериодов волны напряжения, но при частоте в сети 50 Гц для двигателя это будет заметно — шумы и рывки при работе.

Для управления двигателями регуляторы модифицируют из-за особенностей индуктивной нагрузки:

  • устанавливают защитные LRC-цепи для защиты силового ключа (конденсаторы, резисторы, дроссели)
  • добавляют на выходе конденсатор для корректировки формы волны напряжения
  • ограничивают минимальную мощность регулирования напряжения — для гарантированного старта двигателя
  • используют тиристоры с током в несколько раз превышающим ток электромотора

Достоинства тиристорных регуляторов:

  • низкая стоимость
  • малая масса и размеры

Недостатки:

  • можно использовать для двигателей небольшой мощности
  • при работе возможен шум, треск, рывки двигателя
  • при использовании симисторов на двигатель попадает постоянное напряжение
  • все недостатки регулирования напряжением

Предназначение и функции регуляторов

Ещё не так давно устройства регулировки скорости вращения асинхронного электродвигателя состояли из простейших ручных выключателей и магнитного реле, благодаря которым можно было только запустить мотор на максимальных оборотах или выполнить полное его отключение.

Любой регулятор оборотов двигателя, в том числе и частотный, предназначен для изменения скорости вращения мотора. При этом основной функцией регулятора скорости является изменение производительности вытяжной системы или другого оборудования. Но помимо этого такие приборы обладают и дополнительными возможностями, о которых не стоит забывать:

  • уменьшение износа оборудования в процессе эксплуатации;
  • экономия потребляемой электрической энергии;
  • снижение шумов на максимальных оборотах.

Большинство приборов, регулирующих скорость вращения электродвигателя, могут быть использованы как отдельный элемент системы, так и являться дополнением электронного блока управления, бытовым прибором, приводящимся в действие мотором.

Правила регулирования частоты

Максимум новой частоты зависит от ее механических свойств. На более высокой частоте вращения по отношению к номинальной асинхронные электродвигатели выдают лучшие энергетические показатели, чем на более низкой. Поэтому в системах с редуктором полезно осуществлять регулирование с изменением частоты и вниз, и (особенно) вверх вплоть до максимума, который зависит от механической прочности ротора.

При этом важно учитывать следующее правило. При повышении количества оборотов вала относительно паспортных данных электродвигателя частота его источника питания не должна увеличиваться более, чем в 1,5–2 раза от номинальной.

Такой метод управления – частотное регулирование асинхронного двигателя – более всего оправдывает себя в механизмах и короткозамкнутым ротором. В случае с ним ввиду отсутствия скольжения потери мощности остаются минимальными, а выходные механические характеристики – с высокой жесткостью.

Регулятор частоты вращения трехфазных асинхронных электродвигателей

Новополоцк Витебской обл., Белоруссия

В домашних «мастерских» радиолюбителей встречаются электромеханические станки и различные приспособления с приводом от трехфазных асинхронных двигателей. Однако в быту трехфазная сеть нередко отсутствует, поэтому для их питания часто применяют фазосдвигающий конденсатор. К сожалению, это приводит к снижению необходимом мощности на валу электродвигателя, и к тому же исключается возможность регулирования частоты вращения. Используя предлагаемое устройство, можно не только питать трехфазный асинхронный электродвигатель от однофазном сети, но и плавно регулировать частоту его вращения.

Регулятор частоты вращения существенно улучшает характеристики трехфазного асинхронного двигателя (ТАД). Описываемое устройство позволяет питать ТАД от однофазной сети практически без потери мощности, регулировать пусковой момент, регулировать в широких пределах частоту вращения как на холостом ходу, так и при нагрузке, а также главное — увеличивать максимальную частоту вращения больше номинальной. Предлагаемое устройство эксплуатируется с ТАД мощностью 120 Вт и номинальной частотой вращения 3000 об/мин. Как известно, существует несколько способов регулирования частоты вращения ТАД — изменением питающего напряжения, нагрузки на валу, применением специальной обмотки ротора с регулируемым сопротивлением. Однако, наиболее эффективным является частотное регулирование, поскольку оно позволяет сохранить энергетические характеристики и применить наиболее дешевые и надежные электродвигатели с короткозамкнутой обмоткой ротора — «беличьей клеткой».

Схема регулятора приведена на рис. 1. На элементах DD1.1 — DD1.3 собран задающий генератор с изменяемой в пределах 30..800 Гц частотой. Регулируют частоту переменным резистором R3. Счетчик DD2, элемент И-НЕ DD1.4 и четыре элемента Исключающее ИЛИ DD3.1 — DD3.4 входят в состав формирователя импульсов трехфазной последовательности (ФИТ), который преобразует постоянное напряжение в сигналы прямоугольной формы, сдвинутые по фазе на 120 град. На рис. 2 приведены эпюры напряжения в характерных точках. На транзисторах 1VТ1 — 1VТ6, 2VТ1 —2VТ6, ЗVТ1 —ЗVТ6 собраны три одинаковых усилителя, по одному на каждую фазу ТАД. На рис. 1 приведена схема только одного усилителя. Схемы остальных точно такие же. Рассмотрим работу одного из них (верхнего по схеме). Когда на выходе элемента DD3.2 появляется высокий уровень, открывается составной транзистор 1VТ4, 1VТ5, а выходной транзистор 1VТ6 закрывается. Кроме того, высокий уровень поступает на вход транзисторной оптопары 1U1. в результате чего на ее выходе устанавливается низкий уровень, который закрывает составной транзистор 1VТ1. 1VТ2. Выходной транзистор 1VТЗ открыт. Для развязки по напряжению транзисторы 1VТ1, 1VТ2 и 1VТ4. 1VТ5 питают от разных источников напряжением +10 В, а транзисторы 1VТЗ, 1VТ6 — от источника напряжением +300 В. Диоды 1VD3, 1VD4, 1VD6, 1VD7 служат для более надежного закрывания выходных транзисторов. Одно из главных условий нормальной работы транзисторов 1VТЗ и 1VТ6 — они не должны быть одновременно открыты. Для этого на вход составного транзистора 1VТ1, 1VТ2 управляющее напряжение поступает с выхода оптопары 1U1, что обеспечивает некоторую задержку его переключения (приблизительно 40 мкс). При появлении на входе оптопары высокого уровня начинает заряжаться конденсатор 1С2. Сигнал низкого уровня на входе оптопары не может мгновенно закрыть составной транзистор 1VТ4, 1VТ5, поскольку конденсатор 1С2, разряжаясь по цепи 1RЗ, эмиттерные переходы транзисторов, поддерживает его в течение около 140 мкс в открытом состоянии, а транзистор 1VТ6 — в закрытом. Время выключения оптопары составляет примерно 100 мкс, поэтому транзистор 1VТЗ закрывается раньше, чем транзистор 1VТ6 открывается. Диоды 1VD5, 1VD8 защищают выходные транзисторы от повышения напряжения при коммутации индуктивной нагрузки — обмоток ТАД, а также замыкают ток обмоток, когда напряжение на них изменяет свою полярность (при переключении транзисторов 1VTЗ, 1VТ6). Например, после закрывания транзисторов 1VТЗ и 2VТ6 ток некоторое время проходит в прежнем направлении — от фазы А к фазе В, замыкаясь через диод 2VD5. источник питания, диод 1VD8, пока не уменьшится до нуля. Рассмотрим последовательность переключения выходных транзисторов на примере фаз А и В. Когда транзисторы 1VТЗ и 2VТ6 открыты, ток протекает по цепи: источник +300 В, участок коллектор — эмиттер транзистора 1VТЗ, обмотки фазы А и фазы В, участок коллектор — эмиттер транзистора 2VТ6. Когда эти транзисторы закрываются, а 1VТ6 и 2VТЗ открываются, ток протекает в противоположном направлении. Таким образом, на фазы А, В и С подаются импульсы напряжения прямоугольной формы со сдвигом по фазе 120 град. (рис. 2). Частота питающего ТАД напряжения определяется частотой переключения этих транзисторов. Благодаря поочередному открыванию транзисторов ток последовательно проходит по обмоткам статора АВ-АС-ВС-ВА-СА-СВ-АВ, что и создает вращающееся магнитное поле. Описанная выше схема построения выходных ступеней — трехфазная мостовая [1 — 3]. Ее достоинство заключается в том, что в фазном токе отсутствуют третьи гармонические составляющие.

Блок питания регулятора вырабатывает напряжения +5, +1О и +300 В. Напряжение +5 В, вырабатываемое стабилизатором на стабилитроне VDЗ и транзисторе VТ1, используется для питания микросхем DD1 — DD3. Верхний по схеме составной транзистор каждого усилителя питается от отдельной обмотки сетевого трансформатора Т1 и отдельного мостового выпрямителя (1VD1, 2VD1, ЗVD1]. Нижний составной транзистор всех усилителей — от обмотки II и диодного моста VD2. Для питания выходных транзисторов применен мост VD1 и LС-фильтр С2L1СЗ. Емкость конденсаторов С2 и СЗ выбирают исходя из мощности ТAД. Она должна быть не менее 20 мкФ при индуктивности дросселя 0.1 Гн. В регуляторе можно применить постоянные резисторы МЛТ, ОМЛТ, ВС. Конденсатор С1 — любой, например, керамический К10-17-26, С2 — С5, 1С1, 2С1, ЗС1 — любые оксидные. Дроссель L1 — самодельный. Его наматывают на Ш-образном магнитопроводе площадью поперечного сечения 4 см2. Обмотка содержит 120 витков провода ПЭВ 0,35. Дроссель можно исключить, но при этом придется увеличить емкость конденсаторов С2 и СЗ до 50 мкФ. Оптопары 1U1, 2U1, ЗU1 можно использовать и другие, у которых время задержки включения не более 100 мкс, а напряжение изоляции не менее 400 В. Основное требование к транзисторам — высокий и примерно одинаковый у всех коэффициент передачи тока (не менее 50). Транзисторы КТ315А могут быть заменимы на транзисторы серий КТ315, КТ312, КТ3102 с любыми буквенными индексами, а транзисторы КТ817А (VT1, 1VТ2, 1VТ5, 2VТ2, 2VТ5, ЗVТ2, ЗVТ5) — на КТ817 или КТ815 с любыми буквенными индексами. Вместо транзисторов КТ858А можно применить любые мощные с допустимым напряжением коллектор — эмиттер не менее 350 В и коэффициентом передачи тока не менее 50. Их следует установить на теплоотводы площадью не менее 10 см’ каждый. Однако при использовании электродвигателей мощностью более 200 Вт потребуются теплоотводы с большей площадью. Если мощность ТАД превышает ЗОО Вт, вместо выпрямителя КЦ409А необходимо собрать мост из отдельных диодов, рассчитанных на обратное напряжение более 400 В и соответствующий ток. Диоды 1VD5, 1VD8 подойдут любые с допустимым прямым импульсным током не менее 5 А и обратным напряжением не менее 400 В, например, КД2268 или КД226Г. Трансформатор — любой мощностью не менее 15 Вт, имеющий четыре раздельные вторичные обмотки по 8…9 В каждая. При налаживании устройства сначала отключают напряжение +300 В и проверяют наличие всех сигналов в соответствии с рис. 2. Если необходимо, подборкой конденсатора С1 или резистора R2 добиваются изменения частоты на коллекторе транзистора 1VТ2 (1VТ5) в пределах 5…130 Гц. Затем при отключенном ТАД вместо +300 В подают от внешнего источника напряжение +100…150 В, замыкают коллектор и эмиттер транзистора 1VТ2, коллектор и эмиттер транзистора 1VТ5 (чтобы закрыть транзисторы 1VТЗ и 1VТ6) и измеряют ток в цепи коллектора транзистора 1VТЗ, который должен быть не более нескольких миллиампер — ток утечки выходных транзисторов. Далее размыкают коллекторы и эмиттеры вышеуказанных транзисторов и устанавливают резистором R2 максимальную частоту. Подбором конденсатора 1С2 (в сторону увеличения емкости] добиваются минимального значения тока в цепи коллектора транзистора 1VТЗ. Аналогично налаживают и остальные усилители. После этого подключают к выходу регулятора электродвигатели, обмотки которого соединены звездой. Вместо +300 В подают от внешнего источника напряжение в пределах +100…150 В. Ротор электродвигатели должен начать вращаться. Когда необходимо изменить направление вращения, меняют местами любые две Фазы ТАД. Если выходные транзисторы работают в правильном режиме, они остаются длительное время чуть теплыми, в противном случае подбирают сопротивление резисторов 1R6, 1R8. 2R6, 2R8, 3R6, ЗR8.

Литература

1. Радин В. И. Электрические машины: Асинхронные машины. — М.: Высшая школа 1988 2. Краачик А. Э. Выбор и применение асинхронных двигателей. — М.: Энерго-атомиздат, 1987. 3. Лопухина Е. М. Асинхронные исполнительные микродвигатели для систем автоматики. — М.: Высшая школа, 1988.

Статья из журнала Радио 2001 № 4

Регулирование скорости с помощью изменения частоты питания


При данном способе регулирования, к двигателю подключается преобразователь частоты (ПЧ). Чаще всего это тиристорный преобразователь частоты. Регулирование скорости осуществляется изменением частоты напряжения f, так как она в данном случае влияет на синхронную скорость вращения двигателя.

При снижении частоты напряжения, перегрузочная способность двигателя будет падать, чтобы этого не допустить, требуется повысить величину напряжения U1. Значение на которое нужно повысить, зависит от того какой привод. Если регулирование производится с постоянным моментом нагрузки на валу, то напряжение нужно изменять пропорционально изменению частоты (при снижении скорости). При увеличении скорости этого делать не следует, напряжение должно оставаться на номинальном значении, иначе это может причинить вред двигателю.

Если регулирование скорости производится с постоянной мощностью двигателя (например, в металлорежущих станках), то изменение напряжения U1 необходимо производить пропорционально квадратному корню изменения частоты f1.

При регулировании установок с вентиляторной характеристикой, необходимо изменять подводимое напряжение U1 пропорционально квадрату изменения частоты f1.

Регулирование с помощью изменения частоты, является наиболее приемлемым вариантом для асинхронных двигателей, так как при нем обеспечивается регулирование скорости в широком диапазоне, без значительных потерь и снижения перегрузочных способностей двигателя.

Варианты регулировки скорости электродвигателя

Для изменения скорости вращения как асинхронного, так и любого другого двигателя, используется несколько вариантов регулировки оборотов:

  • регулировка подачи напряжения;
  • переключение обмоток асинхронных многоскоростных двигателей;
  • частотная регулировка показателей тока;
  • использование электронного коммутатора.

Изменение напряжения даёт возможность использовать достаточно дешёвые устройства для плавной или многоступенчатой регулировки скорости. Если говорить об асинхронных моторах, которые имеют внешний ротор, то для них лучше использовать регулятор сопротивления якоря для изменения оборотов. При этом частотная регулировка позволяет изменять скоростные показатели в достаточно широком диапазоне.

Устройство системы

Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.

  1. Ротор — это часть вращения, статор — это внешний по типу магнит.
  2. Щётки, которые произведены из графита — это главная часть скользящего контакта, через которую на вращающийся якорь и стоит подавать напряжение.
  3. Тахогенератор —это устройство, которое производит слежку за характеристикой вращения прибора. Если происходит нарушение в размеренности процесса вращения, то он корректирует поступающий в двигатель уровень напряжения, тем самым делая его наиболее плавным и медленным.
  4. Статор. Такая деталь может включать в себя не один магнит, а, к примеру, две пары полюсов. Вместе с этим на месте статических магнитов здесь будут находиться катушки электромагнитов. Совершать работу такое устройство способно как от постоянного тока, так и от переменного.

Регуляторы оборотов электродвигателя

Схемы изменения частоты вращения электродвигателей в большинстве случаев построены на тиристорных регуляторах, ввиду своей простоты и надежности.

Принцип работы представленной схемы следующий: конденсатор С1 заряжается до напряжения пробоя динистора D1 через переменный резистор R2, динистор пробивается и открывает симистор D2, управляющий нагрузкой. Напряжение на нагрузке зависит от частоты открывания D2, зависящее в свою очередь от положения движка переменного сопротивления. Данная схема не снабжена обратной связью, т.е. при изменении нагрузки обороты также будут меняться и их придется подстраивать. По такой же схеме происходит управление оборотами импортных бытовых пылесосов.

Регулировка оборотов электродвигателя 220В и 12В

Некоторые ситуации требуют изменения оборотов двигателя от номинальных. Иногда требуется уменьшить обороты электродвигателя, потому что их увеличение негативно сказывается на подшипниковом аппарате. Способы изменения вращения зависят от модели электрической машины.

Характеристики электрических машин отличаются: постоянного и переменного тока, однофазные, трехфазные. Поэтому говорить нужно о каждом случае отдельно.

  • Простейший вариант
  • В цепи якоря Для низкого напряжения
  • От сети
      Коллекторные машины
  • Двухфазный двигатель
  • Обычные асинхронники
  • Измерения
  • Асинхронные двигатели переменного тока | Как работают двигатели переменного тока

    Асинхронные двигатели переменного тока | Как работают двигатели переменного тока — объясните это Реклама

    Вы знаете, как работают электродвигатели? Ответ, вероятно, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как основные моторные работы, из простых научных книг и веб-страниц, таких как эта, многие из двигатели, которые мы используем каждый день — во всем, от заводских машин до электрички — вообще так не работают.Что за книги расскажите нам о простых двигателях постоянного тока (DC), которые имеют петля из проволоки, вращающаяся между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, большинство мощных двигателей используют переменный ток (AC) и работают совершенно по-другому: это то, что мы называем индукционными двигатели, и они весьма изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте посмотрим поближе!

    Фото: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятым корпусом и ротором, видны медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя).Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (подвижную часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса предоставлено Министерством энергетики США/NREL.

    Как работает обычный двигатель постоянного тока?

    Простые двигатели, описанные в научных книгах, основаны на кусок проволоки, согнутый в прямоугольную петлю, которая подвешивается между полюса магнита. (Физики назвали бы это проводник с током, находящийся в магнитном поле.) Когда вы подключаете такой провод к батарее, через него протекает постоянный ток, создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, в результате чего проволока перевернуть. Обычно провод останавливается в этой точке, а затем снова переворачивается, но если мы используем остроумное вращающееся соединение называется коммутатором, мы можем менять направление тока каждый раз, когда проволока переворачивается, и это означает, что проволока будет продолжать вращаться в в том же направлении, пока течет ток.Это Суть простого электродвигателя постоянного тока, который был задуман в 1820-е годы Майкла Фарадея и превратилось в практическое изобретение о десять лет спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

    Рисунок: Электродвигатель постоянного тока основан на петле из проволоки, вращающейся внутри фиксированного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты коммутатора) меняют направление электрического тока каждый раз, когда провод переворачивается, благодаря чему он вращается в том же направлении.

    Прежде чем мы перейдем к двигателям переменного тока, давайте быстро обобщить, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю, статическую часть двигатель (статор), а катушка провода, несущая электрический ток формирует вращающуюся часть двигателя (ротор). Магнитное поле исходит от статора, который представляет собой постоянным магнитом, пока вы подаете электроэнергию на катушку, которая составляет ротор. Взаимодействие между постоянными магнитными поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором что заставляет двигатель крутиться.

    Рекламные ссылки

    Как работает двигатель переменного тока?

    В отличие от игрушек и фонариков, в большинстве домов, офисов, заводы и другие здания не питаются от маленьких батареек: они питаются не от постоянного тока, а от переменного (AC), который меняет свое направление примерно 50 раз в секунду (с частотой 50 Гц). Если вы хотите, чтобы двигатель работал от бытовой сети переменного тока, вместо батареи постоянного тока нужна другая конструкция двигателя.

    В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов. расположены снаружи (составляя статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.Внутри статора есть сплошная металлическая ось, проволочная петля, катушка, беличья клетка из металлических стержней и межсоединений (например, вращающиеся клетки, которые люди иногда развлекают домашними мышами), или какая-либо другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы отправляете энергию на внутреннюю ротор, в двигателе переменного тока вы отправляете мощность на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки запитываются попарно, последовательно, создавая магнитное поле, которое вращается вокруг двигателя снаружи.

    Фото: Статор создает магнитное поле с помощью плотно намотанных катушек из медной проволоки, которые называются обмотками. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, один из вариантов — заменить его другим двигателем. Иногда проще заменить обмотки двигателя новым проводом — квалифицированная работа, называемая перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сета Скарлетта любезно предоставлено ВМС США.

    Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри магнитное поле, является электрическим проводником.Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому согласно законам электромагнетизма (закону Фарадея, если быть точным), магнитное поле производит (или индуцирует, используя термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или проволоку, ток течет по нему по петле. Если проводник представляет собой просто цельный кусок металла, вокруг него закручиваются вихревые токи. В любом случае индуцированный ток производит свое собственного магнитного поля и, согласно другому закону электромагнетизма (закон Ленца) пытается остановить то, что его вызывает — вращающееся магнитное поле — также вращением.(Вы можете думать о роторе отчаянно пытаясь «догнать» вращающееся магнитное поле, чтобы устранить разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция является ключом к тому, почему такой двигатель вращается, и поэтому он называется асинхронным двигателем.

    Фото: Эффективный асинхронный двигатель переменного тока. Фото Аль Пуэнте любезно предоставлено НРЕЛ.

    Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

    Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, все прояснить:

    1. Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно питаются от источника переменного тока (не показан, но подключен к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и запитываются вместе, а две синие катушки подключены одинаково. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается резко (как показано на этой анимации), а плавно возрастает и падает в форме синусоиды: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (на 90° не совпадают по фазе).
    2. Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе.Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитному полю внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
    3. Поскольку магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в том же направлении и (теоретически) почти с той же скоростью.

    Асинхронные двигатели на практике

    Что управляет скоростью двигателя переменного тока?

    Фото: Частотно-регулируемый двигатель.Фото Уоррена Гретца предоставлено НРЕЛ.

    В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается точно с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером так называемого асинхронного двигателя переменного тока. Теоретическая скорость ротора асинхронного двигателя зависит от частоты сети переменного тока и количества витков, составляющих статор, и при отсутствии нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля.На практике нагрузка на двигатель (что бы он ни приводил) также играет роль, замедляя ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «скольжение» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью вращения ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (заставить его работать быстрее или медленнее), вы должны увеличить или уменьшить частоту источника переменного тока, используя так называемый частотно-регулируемый привод. Таким образом, когда вы регулируете скорость чего-то вроде фабричной машины, питаемой от асинхронного двигателя переменного тока, вы на самом деле управляете цепью, которая повышает или понижает частоту тока, приводящего в движение двигатель.

    Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

    Мы не обязательно должны управлять ротором с четырьмя катушками (две противоположные пары), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели с любым другим расположением катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать двигатель. Количество отдельных электрических токов, питающих катушки независимо, не синхронно, известно как фаза двигателя, поэтому показанная выше конструкция представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, питающими четыре катушки, которые работают не синхронно в двух парах). ).В трехфазном двигателе у нас может быть три катушки, расположенные вокруг статора треугольником, шесть равномерно расположенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три набора по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включается и выключается одновременно тремя отдельными противофазными токами.

    Анимация: трехфазный двигатель, работающий от трех токов (обозначен красным, зеленым и синие пары катушек), сдвинутые по фазе на 120°.

    Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

    Преимущества

    Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота.У них есть только одна движущаяся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ двигатели, напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются выходят из строя и время от времени нуждаются в замене. Трение между щетками и коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

    Художественное произведение: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразуя около 85 процентов поступающей электроэнергии в полезную, исходящую механическую работу.Несмотря на это, внутри обмоток по-прежнему теряется довольно много энергии в виде тепла, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство промышленных двигателей переменного тока имеют встроенную систему охлаждения. Внутри корпуса есть вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, приводящей в движение любую машину, к которой прикреплен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в мотор, обдувая его снаружи корпуса мимо ребер радиатора. Если вы когда-нибудь задумывались, почему у электродвигателей такие выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), то причина в том, что они охлаждают двигатель.

    Недостатки

    Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, приводящего его в движение, он вращается со скоростью постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за их катушек. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока (например, солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое превращает постоянный ток в переменный).Это потому, что им нужно переменное магнитное поле, чтобы вращать ротор.

    Кто изобрел асинхронный двигатель?

    Работа: Оригинальный дизайн Николы Теслы для асинхронного двигателя переменного тока. Это работает точно так же, как анимация выше, с двумя синими и двумя красными катушками, попеременно питаемыми генератором справа. Это произведение искусства взято из оригинального патента Теслы, депонированного в Бюро по патентам и товарным знакам США, с которым вы можете ознакомиться самостоятельно в приведенных ниже ссылках.

    Никола Тесла (1856–1943) был физиком. и плодовитый изобретатель, чей удивительный вклад в науку и технику никогда не были полностью признаны. После того, как он прибыл в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал работал на знаменитого пионера электротехники Томаса Эдисона. Но двое мужчин выпали катастрофически и вскоре стали заклятыми соперниками. Тесла твердо верил что переменный ток (AC) намного превосходит постоянный ток (DC), в то время как Эдисон думал об обратном. Со своим партнером Джорджем Вестингауз, Тесла защищали переменный ток, а Эдисон полны решимости управлять миром в округе Колумбия и придумывали всевозможные рекламные трюки, чтобы доказать, что переменный ток слишком опасен для широкого использования (изобретение электрического стула, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и даже убить слона Топси электрическим током, чтобы показать, насколько это смертельно и жестоко).Битва между этими двумя очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют Войной токов.

    Несмотря на все (или худшие) усилия Эдисона, Тесла победил, и теперь электричество переменного тока обеспечивает большую часть энергии. мира. Во многом поэтому многие электродвигатели, электроприборы в наших домах, фабриках и офисах работают на переменном токе. асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Никола Тесла разработал в 1880-х годах (его патент, показанный здесь, был выдан в мае 1888 года).итальянский физик по имени Галилео Феррарис самостоятельно пришел к той же идее примерно в то же время, но история обошлась с ним еще более жестоко, чем Тесла и его имя теперь почти забыты.

    Рекламные ссылки

    Узнать больше

    На этом сайте

    На других сайтах

    Книги

    Для читателей постарше
    Для юных читателей
    • Электричество для молодых мастеров: забавные и простые проекты «Сделай сам», Марк де Винк.Maker Media/O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая пару заданий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
    • Эксперименты с электродвигателем, Эд Соби. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого контекста науки и техники. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности он ориентирован только на проекты с двигателем постоянного тока и лучше всего подходит для детей в возрасте 11–14 лет.
    • Сила и энергия Криса Вудфорда.Facts on File, 2004. Одна из моих книг, посвященная истории человеческих усилий по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
    • Никола Тесла: разработчик электроэнергии Криса Вудфорда, в книге «Изобретатели и изобретения», том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008 г. Краткую биографию Теслы я написал несколько лет назад. На момент написания все это, кажется, было доступно в Интернете по этой ссылке на Google Книги. Возраст 9–12 лет.

    Патенты

    Патенты

    предлагают более подробные технические детали и собственное понимание изобретателем своей работы.Вот очень небольшая подборка многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

    • Патент США 381,968: Электромагнитный двигатель Николы Теслы, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
    • Патент США 2 959 721: Многофазные асинхронные двигатели Томас Х. Бартон и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным регулированием скорости.
    • Патент США 4 311 932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей Раймонда Н. Олсона, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г.Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
    • Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом, автор Umesh C. Gupta, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

    Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

    Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

    Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

    Подписывайтесь на нас

    Сохранить или поделиться этой страницей

    Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

    Цитировать эту страницу

    Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html.[Доступ (вставьте дату здесь)]

    Подробнее на нашем сайте…

    Почему необходимо регулирование скорости асинхронного двигателя

    Например, трехфазная асинхронная система представляет собой двигатель с фиксированной скоростью. Таким образом, относительно сложно контролировать его скорость. Однако управление скоростью асинхронного двигателя используется для решения проблем снижения эффективности и улучшения коэффициента электрической мощности.

    Как мы можем контролировать скорость асинхронного двигателя?

    В этом методе скорость асинхронного двигателя регулируется путем подачи напряжения в цепь ротора.Если мы введем ЭДС, которая находится в фазе с ЭДС, индуцированной ротором, сопротивление ротора уменьшится. Таким образом, изменяя фазу инжектируемой ЭДС, можно управлять скоростью.

    Почему управление скоростью асинхронного двигателя затруднено по сравнению с двигателем постоянного тока?

    Регулирование скорости шунтирующего двигателя постоянного тока возможно за счет обеспечения сопротивления в цепях якоря и возбуждения, а также изменения скорости резисторов в широком диапазоне. С другой стороны, управление скоростью асинхронного двигателя является более дорогостоящим и немного утомительным.Скорость асинхронных двигателей = (120x f x (1-s))/p.

    Какой метод сложен для регулирования скорости асинхронного двигателя?

    Для асинхронного двигателя (АД) метод используется как константа Вольт/Герц. Векторное управление является более сложным методом, чем скалярное управление, эволюция которого была неумолимой, поскольку скалярный метод управления неприменим для управления системами с динамическим поведением.

    Для чего нужно управление V F в асинхронном двигателе?

    Управление

    V/F — это метод управления асинхронным двигателем, который обеспечивает выходное напряжение, пропорциональное частоте, поэтому он поддерживает постоянный поток двигателя, предотвращая явление слабого магнитного поля и магнитного насыщения.

    Как можно уменьшить число оборотов асинхронного двигателя?

    Управление скоростью трехфазного асинхронного двигателя со стороны статора дополнительно классифицируется как: V/f-управление или управление частотой. Изменение количества полюсов статора. Контроль напряжения питания. Добавление реостата в цепь статора.

    Как можно контролировать скорость двигателя?

    Таким образом, скорость двигателя постоянного тока можно регулировать тремя способами: изменяя поток и изменяя ток через обмотку возбуждения.Изменяя напряжение якоря и сопротивление якоря. Через напряжение питания.

    Какие есть 3 типа управления двигателем?

    В основном существует три типа цепей управления двигателем: Пускатель прямого пуска (пускатель DOL) Пускатель звезда-треугольник. Автотрансформаторный стартер.

    Какой двигатель имеет самую плохую регулировку скорости?

    Объяснение: Серийный двигатель постоянного тока без нагрузки в идеале обеспечивает бесконечную скорость. Практически это повредит всю цепь якоря.Таким образом, при уменьшении нагрузки скорость двигателя будет быстро увеличиваться. Таким образом, управление скоростью в последовательном двигателе очень плохое.

    Как увеличить скорость двигателя?

    Увеличение скорости может быть достигнуто за счет увеличения частоты питания, так как скорость и частота прямо пропорциональны; однако есть два ограничения. Во-первых, это насыщение магнитной цепи, но этой проблемы можно избежать, поддерживая постоянное отношение V/f.

    Какие существуют типы управления скоростью асинхронного двигателя?

    Методы управления скоростью асинхронного двигателя: Управление со стороны статора: Управление со стороны ротора: Управление скоростью путем изменения частоты: Управление скоростью путем смены полюсов: Управление скоростью путем изменения напряжения питания: Управление скоростью путем изменения сопротивления ротора: Управление скоростью с помощью подаваемой ЭДС: Управление скоростью каскадным соединением:.

    Как можно уменьшить обороты двигателя?

    Несколько вещей, которые вы можете сделать: Используйте шестерни, чтобы изменить передаточное отношение, что вы и собираетесь делать. Используйте шаговый двигатель, который обычно используется для приложений с высоким крутящим моментом и низкой скоростью вращения. Найдите какую-нибудь схему управления PWM, чтобы замедлить его, хотя вы, вероятно, не сможете снизить его до 5-10 об / мин.

    Что такое Vvvf управление асинхронным двигателем?

    Работа связана с реализацией замкнутой схемы управления асинхронным двигателем.Метод VVVF широко используется в промышленности, поскольку он обеспечивает требуемую точность при минимальных затратах. Соответственно, для оценки скольжения требуется значение потока статора.

    Каковы преимущества управления VF?

    Преимущество использования V/F для управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя заключается в следующем [2]: ● Уменьшается ток, необходимый при пуске. Двигатель работает больше в стабильной области. Вместо того, чтобы просто работать на своей базовой номинальной скорости, двигатель обычно может работать от 5% синхронной скорости до базовой скорости.

    Что такое состояние покоя асинхронного двигателя?

    Показывает взаимосвязь между увеличением количества сломанных стержней и непропорциональным распределением индуцированных токов ротора, что приводит к ухудшению стационарных и динамических характеристик асинхронного двигателя.

    Каковы преимущества асинхронного двигателя перед двигателем постоянного тока?

    Преимущества асинхронного двигателя

    : Асинхронные двигатели имеют простую и прочную конструкцию. Асинхронные двигатели дешевле по стоимости из-за отсутствия щеток, коллекторов и контактных колец.Это двигатели, не требующие технического обслуживания, в отличие от двигателей постоянного тока и синхронных двигателей из-за отсутствия щеток, коллекторов и токосъемных колец.

    Как замедлить двигатель переменного тока?

    Двигатели переменного тока

    — это устройства с постоянной скоростью, но их скорость может меняться, если вы изменяете входное напряжение или частоту или обмотки, которые заставляют двигатель вращаться. Наиболее распространенным и эффективным способом изменения скорости является изменение частоты с помощью инвертора в качестве источника питания.

    Почему контактные кольца используются в асинхронном двигателе?

    В версии асинхронного двигателя переменного тока, называемой двигателем с фазным ротором, токосъемные кольца используются не для передачи мощности, а для введения сопротивления в обмотки ротора.Поскольку токосъемные кольца вращаются вместе с ротором, щетки поддерживают постоянный контакт с кольцами и передают сопротивление обмоткам ротора.

    Какова скорость асинхронного двигателя?

    Асинхронные двигатели с синхронной и полной нагрузкой амплитудного тока Частота вращения (об/мин) Число полюсов Частота (Гц, цикл/сек) 2 3600 2900 4 1800 1450 6 1200 960.

    Какой двигатель лучше всего подходит для регулирования скорости?

    Бесколлекторные двигатели постоянного тока

    являются усовершенствованным вариантом благодаря широкому диапазону скоростей, малому нагреву и эксплуатации без обслуживания.Шаговые двигатели обеспечивают высокий крутящий момент и плавную работу на низких скоростях. Скорость обычно регулируется вручную на драйвере или с помощью внешнего переключателя, или с помощью внешнего источника 0~10 В постоянного тока.

    Какие факторы влияют на скорость двигателя?

    Таким образом, существует три основных метода управления скоростью двигателей постоянного тока. Изменение сопротивления в цепи якоря: этот метод называется контролем сопротивления якоря или реостатным контролем. Изменение потока поля Ф Этот метод называется управлением потоком поля.Изменение приложенного напряжения.

    Какова скорость двигателя?

    Определение. Скорость двигателя – это величина скорости вращения вала двигателя. В приложении движения скорость двигателя определяет скорость вращения оси — количество полных оборотов в единицу времени.

    все, что вам нужно знать о редукторах – Блог CLR

    Лифты, ленточные конвейеры, мельницы и буровые установки, насосное оборудование… редукторы скорости применяются во множестве и постоянно используются как в промышленности, так и в быту.

    Также известный как ASD – Приводы с регулируемой скоростью – это устройства или наборы устройств, которые используются для регулировки скорости вращения двигателя .

    Хотя его можно применять и к другим типам роторных машин, в основном они используются в двигателях.

    Вас может заинтересовать: Руководство по предотвращению раздражающих шумов и вибраций в ваших редукторах [Электронная книга]

    Что такое привод с переменной скоростью или привод с регулируемой скоростью?

    Привод с регулируемой скоростью — это устройство, используемое в электромеханических приводах для управления скоростью и крутящим моментом двигателя переменного тока путем регулировки входной частоты и напряжения двигателя.Приводы с переменной скоростью могут быть электрическими, гидравлическими, механическими или даже электронными .

    Они точно и постоянно контролируют скорость, с которой работает двигатель . В противном случае машины, использующие эти механизмы и двигатели, будут работать по своим характеристикам и источнику питания, что будет крайне неэффективно.

    Приводы с регулируемой скоростью — это устройства, используемые в электромеханических приводах для управления скоростью вращения двигателя

    Помимо промышленного применения, редукторы скорости для электродвигателей также используются в кондиционерах , больших вентиляторах или промышленных наполнителях.

    Многие существующие приводы с регулируемой скоростью работают за счет использования двух устройств: электродвигателя и контроллера, регулирующего его скорость.

    Это позволяет изменять скорость до тех пор, пока не будет достигнута лучшая, более эффективная скорость в каждый момент времени, в дополнение к тому, чтобы делать это постоянно, таким образом, может отказаться от шагового двигателя .

    Двигатель Регулятор скорости является важным компонентом для обеспечения безопасности, поскольку он регулирует максимальную скорость , которую двигатель может развить в любой момент, предотвращая его превышение оборотов, которое может повредить двигатель, помимо неэффективности.

    Если вы хотите узнать больше: какие двигатели лучше всего подходят для высоких скоростей: шаговые двигатели или серводвигатели?

    Какие типы редукторов с регулируемой скоростью существуют?

    Механические приводы с регулируемой скоростью
    • Привод с регулируемым шагом . Этот тип привода с регулируемой скоростью использует ремни и шкивы .

    Диаметр хотя бы одного из них можно изменить, чтобы получить наиболее эффективное соотношение.

    • Тяговый привод . Мощность передается через металлические ролики в этом типе регулятора скорости.

    В то же время их перемещение изменяет передаточное число их контактного пути или входной и выходной скорости.

    Электроэлектронные приводы с регулируемой скоростью
    • Преобразователи частоты или приводы переменного тока с регулируемой скоростью. Применяются в синхронных двигателях, а также в асинхронных асинхронных двигателях как с фазным, так и с короткозамкнутым ротором.

    Для синхронных двигателей регулировка достигается за счет регулировки входной частоты двигателя.

    • Приводы с регулируемой скоростью двигателя постоянного тока . Эти типы приводов с регулируемой скоростью состоят из электродвигателя и контроллера.

    Эти устройства могут управлять скоростью последовательных двигателей постоянного тока, двигателей с постоянными магнитами, шунтирующих двигателей и комбинированных двигателей.

    • Вихретоковые приводы с регулируемой скоростью .Этот тип привода с переменной скоростью состоит из двигателя с фиксированной скоростью и вихретоковой муфты. Муфта состоит из двух роторов — ротора с фиксированной скоростью, добавленного к двигателю, и ротора с переменной скоростью.

    Работает за счет регулируемой активации катушки возбуждения , которая создает магнитное поле, которое передается на входной ротор, который, в свою очередь, передает его на выходной ротор.

    Чем выше напряженность магнитного поля, тем выше скорость и передаваемый крутящий момент.Тахометр переменного тока используется для контроля выходной скорости.

    • Регулируемый привод с регулируемой скоростью . Этот тип частотно-регулируемого привода в настоящее время имеет мало применений, поскольку он превосходит другие с точки зрения эффективности.

    В настоящее время для асинхронных двигателей с фазным ротором можно использовать приводы с регулируемой скоростью с регулируемой скоростью.

    Гидравлические приводы с регулируемой скоростью
    • Гидродинамический привод . Гидродинамический привод, также известный как гидродинамическая муфта с переменной скоростью , передает крутящий момент на выходной ротор от входного привода с использованием гидравлического масла.

    Входной привод должен быть на валу с постоянной скоростью, а выходной ротор будет работать на валу с регулируемой скоростью.

    • Гидростатический привод . Гидростатический привод позволяет регулировать скорость с помощью регулирующего клапана. Он состоит из гидравлического двигателя и гидравлического насоса , причем оба они имеют объемный объем.

    Имеет заданное соотношение между каждым оборотом двигателя или насоса и используемым расходом жидкости в любой момент времени.

    Другой способ регулировки оборотов в этом устройстве — изменение рабочего объема двигателя или насоса.

    • Гидровязкостной привод . В этих приводах с регулируемой скоростью используются как входной, так и выходной диски , которые разделены масляным слоем.

    Они сопрягаются, и крутящий момент передается через масляный слой.

    Таким образом, результирующий передаваемый крутящий момент известен и предсказуем, поскольку он пропорционально реагирует на давление, оказываемое гидравлическим цилиндром на диски.

    Преимущества использования мотор-редукторов

    Использование мотор-редукторов в различных типах машин оправдано широким спектром преимуществ, которые они предлагают:

    • Регулирование скорости вращения двигателя продлевает срок его службы , потому что он предотвращает грубые операции, которые могут привести к серьезным повреждениям в долгосрочной перспективе.
    • Преобразователи частоты и редукторы для электродвигателей позволяют использовать двигатели с высокой эффективностью ; выходная скорость регулируется в каждый момент.
    • Кроме того, производительность является оптимальной по сравнению с в отношении потребления, поскольку на каждом этапе можно использовать разные скорости вместо поддержания постоянной скорости и всегда работать с плавной регулировкой скорости вращения.
    • Контроль крутящего момента хорош для экономии энергии .
    • Редукторный двигатель также облегчает выполнение испытаний и регулировок, уменьшая для этой цели обороты.

    В автомобильном секторе мотор-редукторы очень полезны в связи с безопасностью , когда происходит смещение нагрузки или работа вхолостую.Это связано с тем, что они могут предотвратить впрыск чрезмерного количества топлива в цилиндры двигателя, чтобы обороты оставались в пределах постоянных переменных, а не претерпевали резких изменений.

    В CLR у нас есть команда инженеров, которые являются экспертами, оказывающими помощь и оптимизирующими ваши проекты, связанные с автомобильной промышленностью или любым другим. Свяжитесь с нами, и мы поможем вам реализовать ваш инженерный проект.

    Как реверсировать электродвигатель

    Возможно, вы только что установили сменный электродвигатель или устанавливаете новую силовую передачу.Вы включаете электродвигатель и… он вращается не в ту сторону! Что, черт возьми, происходит? Есть ли что-то, что вы можете сделать, чтобы реверсировать мой электродвигатель?

    Ответ: да, в большинстве случаев да. Первым шагом к выяснению того, как решить проблемы с вращением, является определение того, является ли это двигателем переменного или постоянного тока. Оттуда решение зависит от того, с каким именно типом двигателя вы работаете.

    Асинхронный двигатель переменного тока

    Если у вас есть асинхронный двигатель переменного тока, вам необходимо установить, является ли он трехфазным или однофазным двигателем, прежде чем пытаться изменить направление вращения.

    Трехфазные двигатели

    Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока являются наиболее часто используемым типом двигателей в промышленности. Это в первую очередь потому, что они очень эффективны и по сравнению с однофазными имеют потери.

    Трехфазные двигатели переменного тока имеют вращающееся магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться в определенном направлении. Если двигатель вращается в неправильном направлении, это означает, что он находится в неправильной последовательности фаз. Это легко исправить: все, что вам нужно сделать, это поменять местами любые два провода питания, чтобы перевернуть/обратить магнитное поле, и наиболее распространенная практика — переключить линии 1 и 3.После этого двигатель должен работать в правильном направлении. Если у вас более 3 потенциальных клиентов, это может занять немного больше времени. Обратите внимание на схемы подключения, прилагаемые к устройству.

    Однофазные двигатели

    Однофазные двигатели переменного тока имеют только одну форму волны напряжения, приложенную к двигателю. Они не так эффективны, как их трехфазные аналоги, но по-прежнему широко используются. Как и в случае с трехфазными асинхронными двигателями, направление вращения магнитного поля определяет направление вращения двигателя.

    Однако однофазные асинхронные двигатели переменного тока немного сложнее исправить, если они вращаются в неправильном направлении. Чтобы изменить/обратить это направление, вам нужно изменить полярность пусковой обмотки.

    Вы можете найти инструкции производителя о том, как это сделать для вашего конкретного двигателя, если только ваш двигатель не помечен как нереверсивный. В этом случае дело не в том, что полярность пусковой обмотки нельзя изменить, а в том, что провода, к которым вам нужен доступ, находятся внутри двигателя.Если вы действительно не знаете, как обращаться с двигателем переменного тока, лучше оставить эту задачу профессионалам.

    Двигатели постоянного тока

    Существует три основных типа двигателей постоянного тока: параллельная обмотка, последовательная обмотка и составная обмотка. Хотя их направление можно изменить довольно просто, лучше всего знать, с каким типом двигателя постоянного тока вы работаете, прежде чем начать.

    Двигатели с параллельным возбуждением

    В двигателе постоянного тока с параллельным возбуждением (или просто двигателе постоянного тока с параллельным возбуждением) обмотки возбуждения шунтированы (соединены параллельно) с обмоткой якоря.Из-за этого на якорь и обмотку возбуждения действует одинаковое напряжение питания и часть тока, проходящая через обмотку возбуждения, а другая часть — через обмотку якоря. Поток магнитного поля в этих двигателях практически постоянен, поэтому их называют двигателями с постоянным потоком, и они могут регулировать свою скорость так, чтобы она была почти постоянной.

    Двигатели с обмоткой серии

    В двигателях постоянного тока с обмоткой серии

    , как следует из названия, обмотки возбуждения и обмотка якоря соединены внутри последовательно, так что обе они получают одинаковый ток.В результате такой конструкции обмотки возбуждения в этих двигателях получают больший ток, чем в других типах двигателей постоянного тока.

    Что делает эти двигатели особенными, так это высокий крутящий момент, который они могут производить. Этот высокий крутящий момент делает их полезными в качестве стартера, часто работающего в течение короткого периода времени. В отличие от двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, двигатель с последовательным возбуждением не может регулировать собственную скорость.

    Двигатели с комбинированной обмоткой

    Двигатель постоянного тока со смешанной обмоткой сочетает в себе конструкцию двигателей постоянного тока с параллельной и последовательной обмоткой.Результатом является хорошая регулировка скорости и высокий пусковой момент. Однако скорость регулируется не так хорошо, как у двигателя с параллельным возбуждением, а крутящий момент не так высок, как у двигателя с последовательным возбуждением.

    Существует два основных типа двигателей постоянного тока со смешанной обмоткой: с длинной шунтовой обмоткой и с короткой шунтирующей обмоткой. Двигатель с длинным шунтом имеет шунтирующую обмотку возбуждения, соединенную параллельно якорю и последовательной обмотке возбуждения. В этом случае регулировка скорости лучше.

    Двигатель с коротким шунтом немного отличается: шунтирующая обмотка возбуждения подключается параллельно только обмотке якоря.Кроме того, катушка последовательного возбуждения получает весь питающий ток до того, как он будет разделен на шунтирующий и якорный токи возбуждения. Это приводит к лучшему пусковому моменту.

    Устранение проблем с вращением двигателей постоянного тока

    Двигатели постоянного тока

    , как и двигатели переменного тока, можно настроить для вращения в любом направлении. Их направлением можно легко управлять, изменяя полярность приложенного напряжения якоря, меняя местами выводы якоря. Это работает с двигателями постоянного тока с параллельными, последовательными и составными обмотками.

    С другой стороны, вы также можете поменять местами выводы возбуждения, но это рискованно: это может повлиять на стабильность вашего двигателя постоянного тока.

    Заключение

    Если электродвигатель работает не в том направлении, это не конец света. Для двигателей постоянного тока изменение направления просто включает в себя перестановку выводов якоря. Для трехфазного двигателя переменного тока вам необходимо поменять местами любые два провода питания (обычно выбираются 1 и 3), а для однофазного двигателя вам нужно будет обратиться к инструкциям производителя или обратиться за помощью к сертифицированному специалисту. техник по электродвигателям.Мы просто знаем мастерскую по ремонту электродвигателей, которая может помочь.

     

    Что такое заглушка для электродвигателей?

    Обычно существует три типа электрического торможения двигателей: рекуперативное торможение, динамическое торможение и блокировка. Из трех методов заглушка обеспечивает самую быструю остановку, но она может негативно сказаться как на электрических, так и на механических компонентах. Из-за этого это наименее часто используемый метод торможения, но он подходит для некоторых приложений.

    Блокировка может быть более жесткой для электрических и механических компонентов, но обеспечивает более быструю остановку, чем методы динамического торможения.
    Изображение предоставлено: secs.oakland.edu

    Блокировка — иногда называемая «торможением обратным током» — возможна как для двигателей постоянного тока, так и для асинхронных двигателей переменного тока. Для двигателей постоянного тока запирание достигается изменением полярности напряжения якоря. Когда это происходит, напряжение обратной ЭДС больше не противодействует напряжению питания. Вместо этого противо-ЭДС и напряжение питания работают в одном направлении, противодействуя вращению двигателя и вызывая его почти мгновенную остановку.Обратный ток, создаваемый комбинированным напряжением питания и противо-ЭДС, чрезвычайно высок, поэтому в цепь помещается сопротивление для ограничения тока.

    Цепи двигателя постоянного тока для нормального режима работы двигателя (слева) и для подключения (справа). Обратите внимание, что при работе от заглушки напряжение якоря меняется на противоположное, и в цепь добавляется сопротивление.

    Для асинхронных двигателей переменного тока напряжение статора меняется на противоположное путем замены любых двух проводов питания. Затем поле вращается в противоположном направлении, и скольжение двигателя (разница между скоростью вращения магнитного поля статора и скоростью ротора) становится больше единицы (s > 1).Другими словами, ротор вращается быстрее, чем вращающееся магнитное поле в статоре. Крутящий момент развивается в направлении, противоположном вращению двигателя, что создает сильный эффект торможения.


    Скольжение, представляющее собой разницу между скоростью вращения магнитного поля статора и скоростью вращения ротора, является основным свойством асинхронных двигателей переменного тока. В нормальном режиме работы двигателя ротор вращается медленнее, чем вращающееся магнитное поле статора.


    Когда скорость двигателя достигает нуля, если он не отключен от источника питания, он начнет реверсировать или вращаться в противоположном направлении. В некоторых приложениях целью является изменение направления вращения двигателя. Но когда для торможения двигателя используется штепсельная вилка , переключатель нулевой скорости или замыкающий контактор используется для отключения двигателя от источника питания, когда его скорость достигает нуля.

    Одна из потенциальных проблем, связанных с использованием заглушек в качестве метода торможения (особенно при коротком времени торможения), заключается в том, что может быть трудно затормозить двигатель точно на нулевой скорости.Еще одним недостатком заглушки является то, что она может вызвать высокие механические ударные нагрузки на двигатель и подключенное оборудование из-за резкой остановки, которую она вызывает. Заглушка также является очень неэффективным методом остановки и, следовательно, выделяет значительное количество тепла.

    Несмотря на эти недостатки, глушение применяется в таком оборудовании, как подъемники, краны, прессы и мельницы, где требуется быстрая остановка двигателя (с реверсом или без него).

    Как работает асинхронный двигатель?

    26 сентября 2019 г.

    Изобретение асинхронных двигателей навсегда изменило ход человеческой цивилизации.Этот двигатель столетней давности, изобретенный великим ученым Николой Теслой, является самым распространенным типом двигателя даже сегодня. Фактически около 50 процентов мирового потребления электроэнергии приходится на асинхронные двигатели. Давайте перейдем к работе асинхронных двигателей или, точнее, к гениальному мышлению Николы Теслы.

    Детали асинхронного двигателя

    Асинхронный двигатель состоит из 2 основных частей; статор и ротор (рис. 1). Статор — неподвижная часть, а ротор — вращающаяся часть.Статор в основном представляет собой обмотку из 3 катушек, и на него подается трехфазная мощность переменного тока. Ротор находится внутри статора. Между ротором и статором будет небольшой зазор, известный как воздушный зазор. Величина радиального воздушного зазора может варьироваться от 0,5 до 2 мм.

    Рис. 1 Статор и ротор асинхронного двигателя

    Детали конструкции статора

    Статор изготавливается путем укладки высокопроницаемых стальных пластин с тонкими прорезями внутри стальной или чугунной рамы. Расположение стальных пластин внутри рамы показано на следующем рисунке.Здесь показаны лишь немногие из стальных пластин. Обмотка проходит через пазы статора.

    Рис. 2 Детали конструкции статора

    Влияние трехфазного тока, проходящего через обмотку статора

    Когда через обмотку проходит трехфазный переменный ток, происходит нечто очень интересное. Он создает вращающееся магнитное поле (RMF). Как показано на рисунке ниже, создается магнитное поле, которое по своей природе вращается. RMF является важным понятием в электрических машинах.Мы увидим, как это производится в следующем разделе.

    Рис. 3 Вращающееся магнитное поле создается асинхронным двигателем

    Концепция вращающегося магнитного поля (ВМП)

    Чтобы понять явление вращающегося магнитного поля, гораздо лучше рассмотреть упрощенную трехфазную обмотку всего с тремя витками. Провод с током создает вокруг себя магнитное поле. Теперь для этого специального устройства магнитное поле, создаваемое 3-фазным переменным током, будет таким, как показано в определенный момент.

    Рис. 4. Магнитное поле создается вокруг одиночного провода и упрощенной обмотки

    . Компоненты переменного тока будут меняться со временем. Еще два случая показаны на следующем рисунке, где из-за изменения переменного тока также меняется магнитное поле. Понятно, что магнитное поле просто принимает другую ориентацию, но его величина остается прежней. Из этих трех положений становится ясно, что это похоже на вращающееся магнитное поле одинаковой силы. Скорость вращения магнитного поля известна как синхронная скорость.

    Рис. 5A Трехфазный переменный ток Рис. 5B Здесь проиллюстрирована концепция вращающегося магнитного поля

    Влияние RMF на замкнутый проводник

    Предположим, вы помещаете замкнутый проводник внутрь такого вращающегося магнитного поля. Поскольку магнитное поле колеблется, в контуре будет индуцироваться ЭДС в соответствии с законом Фарадея. ЭДС создаст ток через петлю. Таким образом, ситуация стала такой, как если бы петля с током находилась в магнитном поле.Это создаст магнитную силу в петле в соответствии с законом Лоренца, поэтому петля начнет вращаться, это ясно показано на рис. 6.

    Рис. 6 Влияние RMF на замкнутый проводник

    Работа асинхронного двигателя

    Аналогичное явление также происходит внутри асинхронного двигателя. Здесь вместо простой петли используется что-то очень похожее на беличью клетку. Беличья клетка имеет стержни, закороченные концевыми кольцами.

    Трехфазный переменный ток, проходящий через обмотку статора, создает вращающееся магнитное поле.Итак, как и в предыдущем случае, в стержнях беличьей клетки индуцируется ток, и она начинает вращаться. Вы можете заметить изменение индуцированного тока в стержнях с короткозамкнутым ротором. Это происходит из-за того, что скорость изменения магнитного потока в одной паре беличьих стержней отличается от другой из-за разной ориентации. Это изменение тока в баре будет меняться со временем.

    Рис. 7 RMF создает крутящий момент на роторе, как и в случае простой обмотки

    . Поэтому используется название асинхронный двигатель, электричество в роторе индуцируется за счет магнитной индукции, а не прямого электрического соединения.Чтобы способствовать такой электромагнитной индукции, внутри ротора упакованы пластины с изолированным железным сердечником.

    Рис. 8 Тонкие слои стальной пластины, упакованные в ротор

    Такие маленькие пластины стальных слоев обеспечивают минимальные потери на вихревые токи. Вы можете отметить одно большое преимущество трехфазных асинхронных двигателей, так как они по своей сути являются самозапускающимися.
    Также можно заметить, что стержни беличьей клетки наклонены к оси вращения, или она имеет перекос. Это необходимо для предотвращения колебаний крутящего момента.Если бы стержни были прямыми, был бы небольшой промежуток времени для передачи крутящего момента в паре стержней ротора на следующую пару. Это вызовет колебания крутящего момента и вибрацию ротора. За счет перекоса стержней ротора до того, как крутящий момент в одной паре стержней исчезнет, ​​в действие вступает следующая пара. Это позволяет избежать колебаний крутящего момента.

    Скорость вращения ротора и понятие скольжения

    Здесь вы можете заметить, что и магнитное поле, и ротор вращаются.Но с какой скоростью будет вращаться ротор?. Чтобы получить ответ на этот вопрос, рассмотрим разные случаи.

    Рассмотрим случай, когда скорость вращения ротора равна скорости магнитного поля. Ротор испытывает магнитное поле в относительной системе отсчета. Поскольку и магнитное поле, и ротор вращаются с одинаковой скоростью относительно ротора, магнитное поле стационарно. Ротор будет находиться в постоянном магнитном поле, поэтому не будет наведенной ЭДС и тока. Это означает нулевое усилие на стержнях ротора, поэтому ротор будет постепенно замедляться.Но когда он замедляется, контуры ротора будут испытывать переменное магнитное поле, поэтому индуцированный ток и сила снова возрастут, и ротор ускорится. Короче говоря, ротор никогда не сможет догнать скорость магнитного поля. Он вращается с определенной скоростью, которая немного меньше синхронной скорости. Разница в синхронной и роторной скорости известна как скольжение.

    N

    РОТОР < N S

    SLIP = (N

    S — N R )/ N S

    ЗНАЧЕНИЕ СКОЛЬЗЕНИЯ = 2 — 6%

    Рис. 9 Здесь показана концепция скольжения

    Передача энергии в двигателе

    Механическая мощность вращения, полученная от ротора, передается через приводной вал.Короче говоря, в асинхронном двигателе электрическая энергия поступает через статор и выводится из двигателя, механическое вращение получается от ротора.

    Рис.10 Передача мощности в двигателе

    Но между входной и выходной мощностью будут многочисленные потери энергии, связанные с двигателем. Различными компонентами этих потерь являются потери на трение, потери в меди, вихревые токи и потери на гистерезис. Такие потери энергии во время работы двигателя рассеиваются в виде тепла, поэтому вентилятор на другом конце помогает охлаждать двигатель.

    Рис.11 Охлаждающий вентилятор используется для отвода тепла, выделяемого двигателем

    Почему асинхронные двигатели так популярны?

    Теперь давайте разберемся, почему асинхронные двигатели доминируют как в промышленности, так и в быту. Вы можете заметить, что асинхронные двигатели не требуют постоянного магнита. У них нет даже щеток, колец коллектора или датчика положения, как у других аналогов электрических машин. Асинхронные двигатели также запускаются автоматически. Наиболее важным преимуществом является то, что скорость асинхронного двигателя можно легко контролировать, контролируя частоту входной мощности.

    Чтобы понять это правильно, давайте еще раз рассмотрим простое расположение катушек. Мы узнали, что вращающееся магнитное поле создается из-за трехфазной входной мощности. Совершенно ясно, что скорость RMF пропорциональна частоте входной мощности. Поскольку ротор всегда пытается догнать RMF, скорость ротора также пропорциональна частоте мощности переменного тока.

    N

    S ∝ f

    Таким образом, используя частотно-регулируемый привод, можно очень легко регулировать скорость асинхронного двигателя.Это свойство асинхронного двигателя делает его привлекательным выбором для лифтов, кранов и даже электромобилей. Благодаря диапазону высоких скоростей асинхронных двигателей электромобили могут работать с одноступенчатой ​​коробкой передач.

    Рис.12 Односкоростная коробка передач Рис.13 Кривые эффективности асинхронного двигателя

    Еще одним интересным свойством асинхронного двигателя является то, что когда ротор приводится в движение первичным двигателем, он также может действовать как генератор. В этом случае вы должны убедиться, что скорость RMF всегда меньше скорости вращения ротора.

    Рис. 14 Скорость RMF всегда меньше скорости вращения ротора

    Мы считаем, что теперь у вас есть четкое представление об оригинальных принципах работы асинхронного двигателя, а также о том, почему он до сих пор правит бытовым и промышленным миром.

    ОБ АВТОРЕ

    Сабин Мэтью, аспирант ИИТ Дели в области машиностроения. Основатель Lesics Engineers Pvt Ltd и YouTube-канала LESICS. Он предоставляет качественное инженерное образование на своем канале YouTube.А «LESICS» охватывает огромное количество инженерных тем. Сабин очень увлечен пониманием физики сложных технологий и объяснением их простыми словами.

    alexxlab / 10.08.1996 / Разное

    Добавить комментарий

    Почта не будет опубликована / Обязательны для заполнения *