Регулировка частоты вращения асинхронного двигателя: Регулирование частоты вращения асинхронного электродвигателя | Полезные статьи

Содержание

Методы регулирования частоты вращения двигателей

 Частота вращения асинхронного двигателя определяется скоростью вращения магнитного поля и числом полюсов. Существуют два основных способа регулировать частоту вращения асинхронного двигателя: включение резисторов в цепь фазного ротора, изменение количества полюсов, образующих вращающееся магнитного поля.

Для осуществления первого способа применяются двигатели с фазными роторами. При этом в цепь двигателя вводят трехфазный реостат, который должен быть рассчитанным на длительную нагрузку током ротора. При увеличении активного сопротивления цепи изменяется характеристика М = F (s) — она становится более пологой.

Если, не изменяя момента на валу двигателя, увеличить сопротивление цепи ротора постепенным увеличением сопротивления реостата, рабочая точка сместится с одной кривой M = F (s) на другую, которая соответствует увеличенному сопротивлению цепи ротора, т. е. будет расти скольжение, и поэтому снизится частота вращения двигателя.

Таким способом изменяется частота вращения ротора от номинального скольжения до абсолютной остановки. Недостатком способа являются слишком большие потери энергии.

Зная отношение величин можно сделать вывод, что доля механической мощности уменьшается с уменьшением частоты ротора, при этом возрастает величина потерь в сопротивлениях цепи ротора. Мощность, которую забирает двигатель из сети, не изменяется, т. е. для уменьшения скорости вращения двигателя необходимо включить в цепь ротора сопротивление, которое вынуждает превращаться в тепло большую часть энергии. Среди недостатков данного способа является то, что включение сопротивления уменьшает устойчивость работы двигателя, поскольку небольшое изменение нагрузки приводит к значительным изменениям частоты вращения двигателя.

Для плавного регулирования частоты вращения двигателя в цепи изменяют напряжение на зажимах статора. Такой вид регулирования применим к двигателям с короткозамкнутым ротором. Если учесть, что вращающий момент двигателей прямо пропорционален квадрату напряжения, координата механической характеристики уменьшается в отношении.

Скачкообразное изменение скоростей вращения двигателя возможно осуществить усложнением конструкций асинхронных двигателей. Оно связано с переключением числа полюсов двигателей. Подобным образом будут отличаться и частоты вращения ротора двигателя. Обмотку ротора двигателя в этом случае нужно выполнить в форме беличьего колеса, для которого количество фаз изменяется с изменением числа полюсов поля.

При этих условиях количество полюсов обмоток статора ничем не связано и выбирается любым в зависимости от условий работы двигателя. Регулирование при этом осуществляется скачкообразным изменением частоты вращения поля двигателя. Однако частоту вращения ротора нельзя изменить скачкообразно вследствие наличия инерции всей системы электропривода. Только после переключения наступает изменение частоты вращения ротора. Еще одним методом управления частотой вращения асинхронного двигателя является изменение частоты переменного тока, который питает двигатель.

U1 ? 4,44f?1kоб1Фв.

При этом условии активные материалы двигателя полностью используются. Значит, изменение частоты должно сопровождаться поддержанием вращающего момента постоянным, что осуществляется изменением напряжение на зажимах статора.


Регулирование скоростей вращения асинхронных электродвигателей

Скорость вращения ротора асинхронного двигателя определяется выражением

n = no (1 — S) = (f1∙60)(1 — S)/p.
Отсюда следует, что скорость асинхронного двигателя можно регулировать изменением какой-либо из трех величин: числа пар полюсов р; частоты f1 тока питающей сети; скольжения S.


Изменение числа пар полюсов на статоре электродвигателя

Изменение числа полюсов электродвигателя. Для возможности изменения числа пар полюсов электродвигателя статор его выполняют либо с двумя самостоятельными трехфазными обмотками, либо с одной трехфазной обмоткой, которую можно пересоединять на различные числа полюсов.

На рисунке схематически показаны две катушки одной фазы, соединенные последовательно. Катушки создают четыре магнитных полюса. Те же катушки, соединенные параллельно между собой, создадут только два полюса (рис. б). Пересоединение обмоток статора производится при помощи специального аппарата – контроллера. При этом способе регулировка скорости вращения двигателя совершается скачками.

На практике встречаются двигатели, синхронные скорости вращения no которых могут быть равны 3000, 1500, 1000 и 750 оборотов в минуту.

Регулировку скорости вращения двигателя путем изменения числа полюсов можно производить только у асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Ротор с короткозамкнутой обмоткой может работать при разных числах полюсов магнитного поля. Наоборот, ротор двигателя с фазной обмоткой может работать нормально лишь при определенном числе полюсов поля статора. Иначе обмотку ротора также пришлось бы переключать, что внесло бы большие усложнения в схему двигателя.

Изменение частоты переменного тока. При этом способе частоту переменного тока, подводимого к обмотке статора двигателя, изменяют при помощи специального преобразователя частоты. Регулировку изменения частоты тока выгодно производить, когда имеется большая группа двигателей, требующих совместного плавного регулирования скорости вращения (рольганги, текстильные станки и т. п.). Этот способ регулирования скорости мало распространен ввиду сложности его осуществления.

Введение сопротивления в цепь ротора. Первые два способа регулировки скорости вращения асинхронного двигателя требуют или специального исполнения двигателя, или наличия специального преобразователя частоты и поэтому широкого распространения не получили. Третий способ регулировки скорости вращения асинхронных двигателей состоит в том, что во время работы двигателя в цепь обмотки ротора вводят сопротивление регулировочного реостата.

С увеличением активного сопротивления цепи ротора возрастает величина скольжения S, соответствующая заданному значению вращающего момента М (величина вращающего момента, развиваемого двигателем, равна моменту сопротивления на валу двигателя).

Таким образом, вводя дополнительно активное сопротивление в цепь фазного ротора, мы увеличиваем скольжение S и, следовательно, снижаем скорость вращения ротора n. Такой способ регулирования применим только для асинхронных двигателей с фазным ротором. Регулировочный реостат включают в цепь ротора так же, как и пусковой реостат. Разница между пусковым и регулировочным реостатом состоит в том, что регулировочный реостат рассчитан на длительное прохождение тока. Для двигателей, у которых производится регулировка скорости вращения путем изменения сопротивления в цепи ротора, пусковой и регулировочный реостаты объединяются в один пускорегулировочный реостат. Недостатком этого способа регулирования является то, что в регулировочном реостате происходит значительная потеря мощности, тем большая, чем шире регулировка скорости вращения двигателя.

Реверсирование асинхронных электродвигателей. Для изменения направления вращения (реверсирование) асинхронного двигателя следует поменять местами два любых провода из трех, идущих к обмоткам статора двигателя. При этом меняется направление вращения магнитного поля статора и двигатель станет вращаться в другую сторону. Реверсирование двигателя может быть произведено при помощи переключателя (перекидного рубильника), магнитного пускателя и других устройств.

Торможение асинхронных двигателей. В условиях эксплуатации нередко возникает необходимость торможения двигателя с целью ускорить его остановку.

Торможение электродвигателей может быть механическим, электрическим и электромеханическим. Электромеханическое торможение производится при помощи ленточного или колодочного тормоза, действующего на тормозной шкив, закрепленный на валу двигателя. Ослабление ленты или колодок осуществляется тормозным электромагнитом, обмотка которого соединена параллельно с обмоткой статора двигателя.

Если при работе двигателя переключить две любые фазы, то при этом двигатель начнет развивать вращающий момент, направленный в обратную сторону. Вращение ротора замедляется. Когда скорость вращения приближается к нулю, следует отключить двигатель от сети, в противном случае под действием развиваемого момента он начнет вращаться в противоположном направлении. Применяются и другие способы электрического торможения асинхронных электродвигателей.

Регулирование частоты вращения вала асинхронного двигателя

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ  [c.46]

Регулирование частоты вращения вала асинхронного двигателя изменением частоты питающего тока. Возможность регулирования частоты вращения вала асинхронного двигателя изменением частоты питающего тока вытекает из формулы (71). Такой способ регулирования позволяет получить необходимые механические характеристики и высокие частоты вращения при незначительных потерях на преобразование.  

[c.49]


Регулирование частоты вращения вала переключением числа пар полюсов. Из формулы (71) вытекает, что частота вращения вала асинхронного двигателя обратно пропорциональна числу пар полюсов. В данном случае возможно только ступенчатое регулирование частоты вращения вала двигателя. Число пар полюсов изменяют переключением каждой фазы обмотки двигателя с последовательного на параллельное соединение (рис. 21). На практике используют две схемы переключения 1) звезда — двойная звезда (рис. 21, а) и  [c.47] Трудность применения асинхронных двигателей для условий тяги заключается в том, что они имеют так называемую жесткую характеристику, т. е. частота вращения ротора при постоянных напряжении и частоте питающего тока почти постоянна при изменении нагрузки. Регулирование частоты вращения ротора асинхронных электродвигателей возможно изменением числа полюсов и частоты источника питания, а также изменением подводимого напряжения. Изменение числа полюсов дает ступенчатое регулирование скорости в сравнительно небольщих пределах, увеличивает габаритные размеры, массу и стоимость электрических двигателей. Несмотря на это, ведутся работы по регулированию скорости путем переключения числа полюсов как у тягового генератора, так и у электродвигателей. Регулирование частоты питающего тока машии переменного тока, приводимых во вращение от дизеля, вызывает затруднения, так как тепловозные дизели при определенной мощности работают с постоянной частотой вращения вала.
В этом случае необходимо иметь промежуточные машины, рассчитанные на полную мощность дизеля, что экономически невыгодно, а практически невозможно разместить их на тепловозе. Развитие полупроводниковой техники позволило создать сравнительно компактную и легкую передачу мощности на пере.менном токе.  [c.286]
При автоматизации сложных объектов применяют преимущественно регуляторы косвенного действия электрические с аналоговой и цифровой реализацией алгоритмов (рис. 7.58). Регуляторы релейно-импульсного действия реализуют типовые алгоритмы регулирования совместно с электрическим исполнительным механизмом (ЭИМ) на базе асинхронных реверсивных одно- или трехфазных электрических двигателей с постоянной частотой вращения вала (см. п. 7.6.6). Обобщенная функциональная структура такого регулятора показана на рис. 7.59. Алгоритм преобразования сигнала рассогласования в регулирующее воздействие (алгоритм регулирования) определятся характеристиками регулирующего блока РБ и ЭИМ. В регуляторах рассматриваемой структуры РБ формирует управляющие ЭИМ прямоугольные импульсы постоянной амплитуды, длительность которых зависит от значений сигнала рассогласования и параметров на-  [c.554]

Процесс регулирования частоты вращения ведомого вала при помощи гидромуфты племенного заполнения (рис. 21.20) заключается в том, что уста-новка приводится нерегулируемым асинхронным двигателем с характеристикой Mn=f(ni), показанной на рис. 21.20, а характеристика гидромуфты Я,= —f(i) (рис. 21.20, б) изменяется при регулировании заполнения от Я/ до Хц. При этом характеристика для ведомого вала M2 f(nz) (рис. 21.20, в) изме-  [c.347]

Автоматическое регулирование энергетической цепи осуществляется следующим образом сигнал по заданной частоте вращения вала дизеля сравнивается в блоке БС1 с фактической частотой. Сигнал рассогласования усиливается и подается в исполнительный орган ИО для изменения подачи топлива. На холостом ходу дизель-генератора функция регулирования на этом заканчивается. При включении тягового режима вступает в работу блок программы Я, на вход которого подается сигнал фактической подачи топлива, а с выхода снимается величина заданной подачи топлива для экономичной работы дизеля. В блоке сравнения БС2 сигналы программной и фактической подач топлива сравниваются результат сравнения усиливается и подается на входы тиристорного регулятора возбуждения ТРВ и регулятора частоты скольжения РС асинхронных тяговых двигателей.  [c.193]

В качестве приводов в металлорежущих станках используются электродвигатели постоянного и переменного тока, гидродвигатели и пневмодвигателн. Наибольшее распространение в качестве приводов станков, в том числе и шлифовальных, получили электродвигатели. Там, где не требуется бесступенчатое регулирование частоты вращения вала, т. е. для привода шлифовального круга (главного движения), для приводов цепей системы смазки и охлаждения, для приводов правки и других вспомогательных движений, применяются асинхронные двигатели переменного тока, как наиболее дешевые и простые. Для бесступенчатого регулирования частоты вращения, особенно в механизмах подач и т.п., все большее применение находят электродвигатели постоянного тока с тиристорным регулированием.  [c.63]

Асинхронные двигатели с контактными кольцами рекомендуют устанавливать на крановых механизмах, лифтах, эскалаторах, больших конвейерах и т. д. Эти двигатели имеют жесткие характеристики (которые могут быть смягчены введением сопротивления в цепь ротора) и широкий диапазон регулирования частоты вращения. Двигатели допускают частные пуски и торможения. Асинхронные электродвигатели с фазным ротором обеспечивают работу приводов в тяжелых условиях пуска и приводов, требующих регулирования частоты вращения. Для работы при повышенной температуре окружающей среды промышленность выпускает электродвигатели переменного тока серий МТН и МТКН с фазным и короткозамкнутым ротором. Эти двигатели отличаются высокой перегрузочной способностью, большими пусковыми моментами при сравнительно небольших пусковых силах тока. Исполнение двигателей — закрытые, с внешним обдувом, с одним или двумя концами вала на лапах.  [c.61]


Комплектные регулицуемые электроприводы переменного и постоянного тока для механизмов главного движения. В состав электроприводов входят преобразователи бестранс-форматорные, транзисторные на базе силовых модулей БИС, ГИС (гибридных интетральных схем), а также микропроцессоров и устройств с энергонезависимой памятью для систем диагностики, управления асинхронными двигателями с системой ориентации вала. Номинальная мощность 1,5 — 45 кВт, диапазон регулирования частоты вращения при постоянной мощности 5 1, при постоянном моменте — 1 1000. Системы диагностики обеспечивают контроль и сигнализацию основных узлов и характеристик работы комплектного электропривода постоянного и переменного тока и содержат энергонезависимую сисгему ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) сохранения информации состояния электропривода при аварийном отключении.[c.242]

Испытание коробки передач. Целью испытания коробок передач является проверка работы коробки на всех передачах без нагрузки и при постоянной нагрузке в соответствии с техническими условиями. Для испытания коробки передач под нагрузкой применяются различные стенды с электрическим, механическим и гидравлическим тормозами. Могут применяться также стенды с замкнутым силовым контуром и виброакустические. В качестве примера на рис. 185 показан стенд конструкции АКТБ для испытания под нагрузкой коробок передач автомобилей ЗИЛ. Тормозом служит асинхронный двигатель мощностью 17 кВт с фазным ротором, работающий в режиме генератора. Для регулирования тормозной мощности в цепь якоря включен жидкостный реостат. Нагрузочный электродвигатель с фазным ротором при помощи упругой муфты соединен со стендовой коробкой передач, предназначенной для сохранения постоянства частоты вращения 1500 об/мин) электродвигателя при работе испытуемой коробки на разных передачах. В зависимости от включенной передачи на вторичном валу будут создаваться различные тормозные моменты при этом приложенный момент на первичном валу будет оставаться постоянным на всех передачах и равным 15 кгс -м. Испытание коробки ведется при частоте вращения первичного вала 1460 об/мин.  [c.441]

А. Гекстильнан промышленность. I) Электрические центрифуги для пряши п = 6 ООО до 15 ООО об/мин. Каждый ватер имеет ок. 60—100 отдельных двигателей. Двигатели с короткозамкнутым ротором для частоты 100—250 Hz. Специального устройства для обеспечения согласованного вращения нет. Технологически параллельная работа. 2) Рогульчатый ватер с электроприводом. Вертикальные двигатели с полным валом, через к-рый проходит нить п = = 2 ООО—6 ООО об/мин. Каждый ватер имеет 40—200 двигателей, регулируемых помощью преобразователя частоты, без специального регулирования согласованности вращения. Технологически параллельная работа. 3) Комплект чесальных машин. Согласованность работы, разбега и выбега обеспечивается асинхронными двигателями с роторами, соединенными между собой и о общим реостатом. 4) Отдельные машины. Непрерывный согласованный привод машин для мерсеризации, машин для набивки тканей, машин для отбелки и т. ц. Многомоторный привод постоянного тока по схеме Леонарда или трехфазными шунтовыми коллекторными двигателями с регулировкой сдвигом щеток. Регулировка согласованного вращения от руки или автоматически вспомогательным валиком, положение которого зависит от длины петли материала мешду приводами.  [c.132]


Частотные преобразователи двигателей, частотный преобразователь для асинхронных электродвигателей, цены ниже

В ООО «Промпривод» постоянно имеются на складе частотные преобразователи Lenze, Delta Electronics и Innovert. Кроме того, существует возможность поставки под заказ частотных преобразователей других производителей.

Общие сведения.

При работе с электрооборудованием нередко возникает необходимость управления частотой вращения асинхронного электродвигателя. Для этого могут использоваться гидравлические муфты, дополнительные резисторы в цепи роторных и статорных обмоток, механические вариаторы, электромеханические преобразователи частоты и, наконец, статические преобразователи. Первые четыре способа регулирования недостаточно экономичны, трудоёмки при их реализации и малоэффективны.
Поэтому давайте более подробно рассмотрим последний тип преобразователя — частотный преобразователь двигателя.

Обеспечивается плавное регулирование скорости вращения в широком диапазоне при сохранении достаточно жёстких механических характеристик.

Регулирование скорости, кроме того, не вызывает увеличения коэффициента скольжения асинхронного двигателя, поэтому потери мощности при регулировании малы.

Но для того, чтобы обеспечить высокие показатели экономичности асинхронного двигателя — коэффициент мощности, коэффициент полезного действия, способность к перегрузкам — одновременно с частотой должно меняться и подводимое напряжение.

Вывод: для плавного (бесступенчатого) регулирования частоты вращения вала, требуется частотный преобразователь для электродвигателя, который должен обеспечивать одновременное регулирование частоты и напряжения на статорной обмотке последнего.
Теоретическое обоснование метода частотного регулирования было проведено достаточно давно, но реализацию его тормозила высокая стоимость компонентов, необходимых для создания модуля частотного управления. И лишь появление силовых схем на IGBT-транзисторах, а также разработка высокопроизводительных микропроцессорных систем управления позволили создать современные преобразователи частоты приемлемой стоимости.

Принцип работы.

Большинство промышленных преобразователей частоты работают по схеме двойного преобразования. Они состоят из трех основных узлов: неуправляемого выпрямителя, силового импульсного инвертора и управляющего модуля.
Неуправляемый выпрямитель преобразует напряжение сети в напряжение постоянного тока.
Силовой трехфазный импульсный инвертор собран на шести транзисторных ключах. Через эти ключи каждая из обмоток статора электродвигателя подключается к выводам выпрямителя по специальной программе, задаваемой управляющим модулем. Эта программа и обеспечивает получение в обмотках статора стандартных 3-х фазных сигналов (аналогов сигналов 3-х фазной сети). Таким образом, инвертор осуществляет обратное преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение. Но при этом преобразовании уже появляется возможность регулирования параметров 3-х фазного сигнала. В качестве ключей в инверторе используются силовые IGBT-транзисторы, имеющие высокую частоту переключения, что позволяет воспроизвести синусоидальный сигнал с высокой степенью точности.

Области применения.

Использование частотного преобразователя для асинхронных двигателей для регулирования скорости движения конвейеров и транспортировочных устройств даёт значительную экономию электроэнергии и увеличивает эффективность использования этих средств. Тот же результат получается в случае использования этого метода регулировки при управлении насосными установками. Благодаря его применению без труда удаётся поддерживать в системе нужное давление и регулировать её производительность. При использовании регулируемого привода в станках мы можем плавно изменять скорость подачи или главного движения.

В НАШЕМ АССОРТИМЕНТЕ ТАКЖЕ ПРЕДСТАВЛЕНЫ:

Мотор-редукторы Innovari (Италия) – экономичные, надежные червячные и цилиндрические мотор-редукторы, компактные насадные редукторы.

Экономичные по цене, но очень надежные датчики Autonics (Южная Корея) — индуктивные и емкостные датчики, оптические датчики, датчики угла поворота (энкодеры), датчики контроля параметров среды.

Датчики UWT GmbH (Германия) — датчики контроля и измерения уровня сыпучих продуктов — песок, опилки, цемент, мука, гранулят. Ротационные (механические), вибровилки, акустические (измерение до 60 м), лотовые системы (электромеханические датчики непрерывного измерения уровня).

Новые уникальные сервоприводы Position Servo компании Lenze. Возможны различные режимы управления: моментом, скоростью вращения, ведущий-ведомый с электронным редуктором.

Различные методы управления скоростью асинхронного двигателя | Преимущества

Методы регулирования скорости асинхронного двигателя:

В этом посте давайте посмотрим, каковы различные методы управления скоростью асинхронного двигателя … Мы знаем, что скорость асинхронного двигателя определяется как:

Из приведенного выше уравнения можно управлять скоростью двигателя
, изменяя частоту питания, и
, изменяя количество полюсов в статоре.

Управление со стороны статора:
  1. Путем изменения частоты питания
  2. Путем изменения числа полюсов статора
  3. Путем изменения напряжения питания
Управление со стороны ротора:
  1. Вставив сопротивление в цепь ротора
  2. Различные способы каскадного подключения
  3. Путем введения ЭДС в цепь ротора.
Регулирование скорости путем изменения частоты:
  • Изменяя частоту питания (на небольшую величину), мы можем изменять скорость.
  • Но уменьшение частоты питания снижает скорость и увеличивает магнитный поток, потери в сердечнике, что приводит к нагреву и низкому КПД.
  • Увеличение частоты увеличивает скорость и снижает крутящий момент.
  • Для обеспечения переменной частоты требуется отдельное дорогое вспомогательное оборудование.
  • Значит, этот метод не используется на практике.
Управление скоростью путем переключения полюсов:
  • Изменение числа полюсов осуществляется за счет размещения двух или более полностью независимых обмоток статора в одних и тех же пазах.
  • Каждая обмотка дает разное количество полюсов, поэтому мы получим разные скорости.
  • Из-за стоимости и сложных схем переключения нецелесообразно использовать более двух конфигураций полюсов (т. Е. Две нормальные скорости).
  • Этот метод применим только к асинхронным двигателям с короткозамкнутым ротором.
  • Практически не применимо с фазным ротором.
Регулировка скорости путем изменения напряжения питания:
  • Скорость асинхронного двигателя можно изменять, изменяя напряжение питания.
  • Крутящий момент, развиваемый этим методом, пропорционален квадрату напряжения питания.
    Т ∝ В 2
  • Это самый дешевый и простой метод, но он редко используется по указанным ниже причинам.
  1. Небольшое изменение скорости требует большого изменения напряжения.
  2. Это большое изменение напряжения приведет к значительному изменению плотности потока.
Регулировка скорости путем изменения сопротивления ротора:
  • Этот метод применим только к трехфазному асинхронному двигателю с контактным кольцом.
  • За счет введения внешнего сопротивления в цепь ротора можно снизить скорость двигателя.
  • Изменение скорости зависит как от сопротивления цепи ротора, так и от нагрузки.
  • Из-за потери мощности в сопротивлении этот метод используется там, где изменение скорости требуется только на короткое время.
  • Этот метод аналогичен методу управления реостатом якоря параллельных двигателей постоянного тока.
Регулировка скорости введенной ЭДС:
  • Вместо того, чтобы прикладывать сопротивление к цепи ротора двигателя, скорость можно изменять, подавая в цепь ЭДС.
  • Эти ЭДС прикладываются к ротору подходящим источником, частота которого должна быть такой же, как частота скольжения.
  • Вставка ЭДС в фазе с ЭДС, индуцированной ротором, эквивалентна уменьшению сопротивления ротора.
  • Включение ЭДС по фазе против наведенной ЭДС ротора эквивалентно увеличению его сопротивления.
  • Таким образом, подавая ЭДС в ротор, можно регулировать скорость.
Регулирование скорости с помощью каскадного подключения:
  • Для этого метода требуются два двигателя, один из них заводной.
  • Два двигателя механически соединены вместе для управления общей нагрузкой.
  • Пускатель асинхронного электродвигателя с контактным кольцом подключен к трехфазной сети, а его ротор подключен к статору другой машины.
  • С помощью этого устройства можно получить четыре возможных скорости.




    Где f = частота питания
    P1 = количество полюсов в электродвигателе с контактным кольцом
    P2 = количество полюсов в другом электродвигателе

Подробнее:
Как контролировать скорость параллельных двигателей постоянного тока?
Как контролировать скорость двигателя постоянного тока?
Как работает люминесцентная лампа? Асинхронный двигатель с двойной клеткой
— Введение
Различия между механическим и электронным коммутатором

Спасибо, что прочитали о методах управления скоростью асинхронного двигателя….. Пожалуйста, оставьте свои комментарии ниже …

ТРЕХФАЗНЫЙ КОНТРОЛЬ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

(Последнее обновление: 19 августа 2020 г. )

Обзор системы управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя:

Трехфазная система управления скоростью асинхронного двигателя — Техника управления скоростью обычно важна в системе привода с регулируемой скоростью. Для этой системы требуется источник переменного напряжения и частоты, получаемый от трехфазного инвертора источника напряжения. Техника управления скоростью обычно важна в системе привода с регулируемой скоростью.Эта система требует источника переменного напряжения и частоты, получаемого от инвертора трехфазного источника напряжения.

Методы управления скоростью полезны при управлении системой привода скорости. Система требует переменного напряжения и частоты, получаемой от инвертора трехфазного источника напряжения. В статье представлено управление скоростью асинхронного двигателя с питанием от трехфазного инвертора напряжения с использованием метода широтно-импульсной модуляции и универсального моста. Здесь для управления пиковым напряжением звена постоянного тока инвертора источника напряжения был разработан ПИД-регулятор.Их результаты показывают, что регулятор скорости имеет хороший динамический отклик и может успешно управлять асинхронным двигателем с лучшей производительностью.

Введение Асинхронные двигатели

используются в различных промышленных приводах из-за их простой недорогой конструкции двигателя и превосходной надежности. Управление двигателем затруднено из-за высокой сложности мотора. Были представлены некоторые стратегии управления двигателями. Техника включает ШИМ-контроль скорости.Управление быстро расширяется с развитием силовой электроники. И они добиваются успеха в применении компонентов инвертора, что сделало его все более популярным. В частности, прискорбно, что ШИМ-управление является одним из хорошо известных методов управления высокой сложностью систем асинхронных двигателей. Разработка подходящих алгоритмов управления асинхронными двигателями широко исследуется более двух десятилетий. С самого начала полевого управления приводами переменного тока, рассматриваемого как жизнеспособная замена традиционных приводов постоянного тока, в различных контурах управления схемы FOC использовалось несколько методов из теории линейного управления, таких как пропорционально-интегральные (ПИ) регуляторы и их точная обратная связь. линеаризация.и из-за этих линейных характеристик методы не гарантируют подходящую работу машины для всего рабочего диапазона и не учитывают изменения параметров установленной нагрузки двигателя. Методы основаны на сложных стратегиях управления, отличающихся от описанных здесь передовых методов управления. Метод осуществляется путем регулировки ширины импульса и скважности импульса для установки среднего напряжения. Технология PWM сопровождается развитием электронных силовых устройств, имеет хорошее развитие, и теперь это созрело.При использовании метода ШИМ форма выходного сигнала инвертора может быть улучшена для минимизации гармоник и пульсаций выходного крутящего момента. Метод уменьшает конструкцию инвертора для ускорения уровня настройки и увеличения динамического отклика системы. В области электрического движения двигатель очень важен для завершения двигателя с регулируемой скоростью.

Приводы асинхронных двигателей

Асинхронный двигатель имеет два типа обмоток: обмотки статора и ротора.Обмотки рассчитаны на трехфазную индукционную систему. Асинхронный двигатель обычно работает в приводах с регулируемой скоростью. На обмотку статора подается трехфазное переменное напряжение со сбалансированным напряжением. Статор индуцировал в роторе магнитный поток в качестве основного трансформатора. Значение об / мин и крутящий момент асинхронного двигателя можно установить с помощью

.
  • Контролируя напряжение статора.
  • Путем управления напряжением ротора.
  • Путем управления частотой.
  • Путем управления напряжением и частотой статора.
  • Путем управления током статора.
  • Путем управления напряжением, током и частотой.

Обороты и крутящий момент, которые мы получаем, контролируя ток и частоту напряжения рабочего цикла, очень важны

Целью данной статьи является управление частотой вращения асинхронного двигателя путем регулирования напряжения статора. Этот метод может быть реализован с использованием метода широтно-синусоидальной модуляции импульса через универсальный мостовой компонент и ПИД-регулятор.

Инвертор / Трехфазный преобразователь постоянного тока в переменный

Трехфазный преобразователь постоянного тока в переменный (инвертор) большой мощности широко используется для преобразователей частоты. Основное правило трехфазного преобразователя постоянного тока в переменный, состоящего из 3 однофазных переключателей, подключенных к одному из трех портов терминала нагрузки.

Инвертор — это схема, которая используется для преобразования источника постоянного напряжения в источник переменного напряжения. Используемые силовые полупроводниковые компоненты могут быть в виде транзисторов SCR и полевых МОП-транзисторов, которые работают как переключатели и преобразователи. 3-х фазный инвертор может быть показан на рисунке ниже

Судя по процессу преобразования, инверторы можно разделить на 3 типа, а именно инверторы

. Мостовые инверторы

делятся на полуволновые мостовые инверторы и полноволновые мосты. В результате выходное напряжение может быть однофазным или трехфазным.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя: —

Принцип трехфазного асинхронного асинхронного двигателя немного отличается от однофазного.Статор удерживает трехфазную обмотку, которая перемещается в пространстве на 120 градусов, когда трехфазное питание подается на обмотку статора, в статоре создается вращающийся магнитный поток (вращающийся с синхронной скоростью).

Трехфазные статоры и роторы считаются двумя основными частями трехфазного асинхронного двигателя переменного тока. Когда фаза статора получает питание от трехфазного источника переменного тока, в статоре генерируется ток. Магнитное поле, создаваемое трехфазными токами статора, всегда непрерывно вращается с изменениями тока. Это вращающееся магнитное поле разрезает ротор, и возникающий в нем ток взаимодействует с вращающимся магнитным полем. Таким образом создается магнитный момент, который заставляет ротор вращаться на рисунке. Значит, частота вращения ротора должна быть меньше вращающегося магнитного поля n0. Обратное вращение ротора будет реализовано с помощью сменной 3-фазной ресурсной позиции.

Это направление совпадает с фазным током, а значение скорости пропорционально частоте и обратно пропорционально номеру полярной пары.Вычисленная поминутная скорость вращающегося магнитного поля n0 может быть представлена ​​этим уравнением

no = синхронная частота вращения в об / мин

f = частота источника питания в Гц

А p = количество полюсов двигателя

Скорость вращения магнитного потока статора называется синхронной скоростью. Зависит от числа полюсов двигателя и частоты источника питания. Практическое поле по значению скорости ротора будет меньше синхронной скорости. Асинхронные двигатели также называются асинхронными двигателями, потому что значения скорости ротора отличаются от магнитного потока статора. Скольжение — это разница между скоростью ротора и вращением магнитного потока статора. Значение скольжения варьируется от 1% до примерно 6% скорости магнитного потока статора.

Значение слипа,

Значение частоты вращения ротора,

𝑛 = 𝑛0 (1 — 𝑠) 𝑟𝑝𝑚

n0 = скорость потока статора в об / мин

n = значение частоты вращения ротора в об / мин

с = значение скольжения в о.е.

Электропитание переменного тока, подаваемое на двигатель через обмотки статора, и магнитный поток статора вращаются в одном направлении с источником питания.

ПИД-регулятор

Системы ПИД-регулирования наиболее широко используются в индустрии систем управления. Успех ПИД-регулятора зависит от его точности определения константы ПИД. В процессе практического определения константы PID основаны на человеческом опыте на основе правил, называемых эмпирическими правилами. Исходя из полученного результата, эта константа PID использовалась для дальнейшего управления. Конечно, у него есть недостатки, потому что эта константа одинакова для каждого значения ошибки, которая возникает, и требует сброса настройки, если есть изменения в параметрах объекта в константе ПИД.Чтобы преодолеть это, необходим метод, позволяющий точно определять константу ПИД-регулятора в соответствии с установкой. Производительность ПИД-регулирования можно улучшить. На этом рис. Показан принцип работы ПИД-регулятора.

Общие свойства, используемые при регулировании промежуточной системы, другие включают стабильность, точность, скорость отклика и чувствительность. В действующем пропорциональном управлении выход системы управления будет пропорционален входу. Выходной сигнал — это усиление сигнала ошибки определенными факторами. Коэффициент усиления — это пропорциональная константа системы, которая выражается через Kp.Здесь КП имеет высокую скорость реакции. Интегральное управление выходом всегда изменяется во время отклонений, и скорость, с которой изменяется выход, пропорциональна отклонению, константе, выраженной как Ki, и где Ki имеет высокую чувствительность, например за счет уменьшения ошибки, создаваемой сигналом обратной связи. Чем выше значение Ki, тем выше чувствительность, но время, необходимое для более быстрого достижения стабильности, и наоборот. Производное управление работает путем изменения отклонения скорости. Этот тип управления всегда используется вместе с пропорциональными и интегральными контроллерами.Эти константы выражены в Kd, где Kd влияет на стабильность системы из-за управляющего воздействия, способного уменьшить ошибки. Ожидается, что благодаря объединению этих действий ПИД-регулирования будет получен ответ с высоким уровнем стабильности.

Асинхронная машина (беличья клетка)

У машины будет две функции: мотор или генератор. Индукционная машина имеет трехфазный асинхронный двигатель, такой как машина с фазным ротором (машина с короткозамкнутым ротором).Функция определяется значением крутящего момента от машины.

  • Здесь машина будет работать как двигатель, когда значение Tm положительное.
  • Машина будет работать как генератор, когда значение Tm отрицательное.

Инструментальная стоимость компонента машины измерена в таблице

.

Таблица 1. Параметр асинхронного / асинхронного двигателя

Номинальная мощность, напряжение (линия-линия), частота 746 ВА, 380 В, 50 Гц
Сопротивление и индуктивность статора 0.009961 Ом, 0,000867 H
Сопротивление и индуктивность ротора 0,005837 Ом, 0,000867 H
Взаимная индуктивность 0,03039 H
Инерция, коэффициент трения, пары полюсов 0,4, 0,02187, 2

Универсальный мост

Универсальный мост представляет собой универсальный преобразователь напряжения для трехфазной сети.Он содержит 6 переключателей, которые соединены мостом. Универсальный мост может быть силовым компонентом электронных устройств

Значение измерения этого универсального моста может быть описано в таблице 2.

Таблица 2. Значение измерения компонентного блока универсального моста

Устройства силовой электроники IGBT / Диоды
Количество балок моста 3
Снарядное сопротивление 1e5 Ом
Снапряженная емкость инф
Рон 1e-3 Ом
Tf, Tt 1e-6 с, 1e-6 с

Генератор ширины импульса

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это простой способ манипулировать шириной сигнала, выраженной импульсами за период, для получения другого среднего напряжения.Примерами приложений PWM являются модуляция данных для телекоммуникаций, управляющая мощностью или напряжением, поступающим на регуляторы напряжения нагрузки, звуковыми эффектами и усилением, а также для других целей. Самый простой способ генерации ШИМ-сигнала — это сравнение пилообразного сигнала как несущего напряжения с опорным напряжением с использованием схемы компаратора операционного усилителя. Работа этого аналогового компаратора заключается в сравнении пилообразных волн напряжения с эталонными напряжениями. И когда опорное напряжение больше, чем напряжение несущей (пилообразной формы), выход компаратора будет высоким.Когда опорное напряжение меньше, чем напряжение несущей, выход компаратора будет низким. Используя принцип работы этого компаратора, чтобы изменить рабочий цикл выходного сигнала, достаточно изменить опорное напряжение.

Система без обратной связи

Система незамкнутого цикла состоит из 4 основных компонентов. Это универсальный мостовой ШИМ-генератор постоянного тока и Асинхронная машина. В разомкнутой системе у них нет обратной связи для управления скоростью. Так как скорость зависит от величины постоянного напряжения питания.Система управления с разомкнутым контуром традиционно используется в некоторых асинхронных двигателях. Элемент управления прост, потому что содержит несколько компонентов для реализации

Система с обратной связью

Улучшение разомкнутой системы замкнутой системы. Система замкнутого цикла состоит из основного компонента f5. Этими компонентами являются управляемый источник напряжения, блок ПИД-регулятора, универсальный мостовой блок, блок генератора ШИМ и асинхронный двигатель, датчик скорости системы с замкнутым контуром, используемый в качестве сигнала обратной связи для задания уставки.Требуемая ошибка — это разница между фактической скоростью и уставкой оборотов в минуту. ПИД обрабатывает эту ошибку как сигнал управления контролируемым источником напряжения.

Источник управляемого напряжения вырабатывает переменное выходное напряжение постоянного тока в качестве входного сигнала для универсального моста.

Универсальный мост для преобразования постоянного напряжения в переменное от управляемого источника напряжения. Мост генерирует трехфазное напряжение для питания асинхронного двигателя. Скорость асинхронного двигателя определяется величиной трехфазного напряжения и частотой выходного универсального моста.Скорость регулируется для получения ближайшего значения, основанного на заданной скорости об / мин.

Результаты и обсуждение

Здесь результаты напряжения фазы напряжения сети тока в линии перечислены вместе со скоростью и результатами крутящего момента асинхронного двигателя на следующем рисунке

Результаты разомкнутой системы

Напряжение на выходе инвертора составляет 380 В переменного тока. Асинхронный двигатель использует это напряжение для работы в соответствии с номинальным напряжением.

Асинхронный двигатель вырабатывает ток статора 35 А. Ток равен каждой фазе, потому что асинхронный двигатель является сбалансированной нагрузкой.

Таким образом, установившаяся скорость асинхронного двигателя составляет 1500 об / мин. И ответ системы разомкнутого контура может быть показан из этого рисунка. Реакция разомкнутой системы: время нарастания (tr) = 0,7 с, время задержки (td) = 0,55 с, время пика (tp) = 0,73 с и время установившегося состояния (ts) = 0,9 с.

Результаты системы с обратной связью

Значение напряжения на выходе инвертора составляет 85 В переменного тока.Асинхронный двигатель использует это напряжение для работы в соответствии с номинальным напряжением.

Асинхронный двигатель вырабатывает ток статора 30 А. Ток равен каждой фазе, потому что асинхронный двигатель является сбалансированной нагрузкой.

Таким образом, установившаяся скорость асинхронного двигателя составляет 1420 об / мин. Реакция замкнутой системы может быть показана на этом рисунке. Реакция системы с обратной связью: время нарастания (tr) = 0,02 с, время задержки (td) = 0,015 с, время пика (tp) = 0.025 с и время установившегося режима (ts) = 0,2 с.

Заключение

Из результатов следует, что управление асинхронным двигателем с помощью ПИД-регулятора и универсального моста дает лучший отклик, чем без ПИД-регулирования. В системе с разомкнутым контуром время достижения установившейся скорости составляет 0,9 секунды, в то время как в системе с замкнутым контуром время достижения установившейся скорости составляет 0,2 секунды. Это показывает, что ПИД-регулятор получил более быстрый отклик, чем без регулятора.Можно сделать вывод, что предлагаемая система обладает хорошей способностью управлять скоростью асинхронного двигателя.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Какие методы регулирования скорости асинхронных двигателей

Здравствуйте, ребята, надеюсь, вам всем весело в жизни. В сегодняшнем руководстве мы рассмотрим метод регулирования скорости асинхронных двигателей . В нашей среде работает много двигателей, некоторые из них работают в наших домах, а некоторые в промышленности, чтобы упростить нашу работу.В настоящее время электродвигатель стал важным источником энергии в наших различных инженерных сооружениях. Назначение и характеристики, необходимые для этих двигателей, имеют много диапазонов. Когда мы обсуждаем часть управления скоростью различных двигателей, то мы знаем, что шаговый двигатель и серводвигатели регулируют свою скорость с помощью последовательности импульсов или импульсной волны (импульсная волна или последовательность импульсов — это тип несинусоидальной формы волны, который включает прямоугольные волны и аналогично периодические, но асимметричные волны). Но асинхронные двигатели и бесщеточные двигатели постоянного тока регулируют (контролируют) свою скорость с помощью внешнего сопротивления или напряжений постоянного тока.

Асинхронные двигатели имеют постоянную скорость, что означает, что при всех изменениях нагрузки они имеют почти одинаковую скорость. Регулирование скорости параллельного двигателя постоянного тока может быть изменено без потери его эффективности, но в случае скорости асинхронного двигателя изменения приводят к снижению его эффективности и снижению коэффициента мощности. Как мы знаем почти во всех отраслях промышленности и в наших домах, асинхронный двигатель работает, поэтому его коэффициент регулирования скорости требуется во многих сферах его применения. В этом посте мы обсудим различные методы управления скоростью асинхронных двигателей и другие их параметры.Итак, давайте начнем с . Что такое метод регулирования скорости асинхронных двигателей.

Какие методы регулирования скорости асинхронных двигателей
  • До изобретения современных твердотельных приводов асинхронные двигатели не считались подходящими для таких приложений, где требуется изменение скорости.
  • Для нормальной работы асинхронный двигатель должен работать со скольжением менее пяти процентов, а изменение скорости в этом диапазоне почти прямо пропорционально нагрузке двигателя.
  • Хотя, если мы увеличим скольжение двигателя, эффективность будет снижена, поскольку мы обсуждали, что потери меди на роторе (P RCL ) прямо пропорциональны скольжению (S) двигателя. Напомним эту формулу.

P RCL = sP AG

  • Есть два метода, с помощью которых можно контролировать (регулировать) скорость асинхронного двигателя.
  • Первый — изменить синхронную скорость (n sync ), которая представляет собой скорость вращения магнитного поля статора и ротора.
  • Второй метод — изменить скольжение (я) двигателя в соответствии с нагрузкой на вал двигателя.
  • Синхронная скорость (n sync ) асинхронного двигателя определяется по этой формуле

(n синхронизация ) = 120 (f e / p)

  • Из этого уравнения мы можем видеть, что первый метод, с помощью которого мы можем изменять синхронную скорость, — это изменение электрической частоты, а второй — изменение количества полюсов двигателя.
  • Управление скольжением может быть выполнено путем изменения резистора ротора или напряжения на клеммах (V T ) двигателя.
Способы регулирования скорости асинхронных двигателей
  • Есть много методов, с помощью которых мы можем контролировать скорость асинхронного двигателя. Эти методы описаны ниже.
    • Управление скоростью асинхронного двигателя путем переключения полюсов.
    • Управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения частоты сети.
    • Управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения напряжения сети.
    • Управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения сопротивления ротора.

Давайте подробно обсудим эти методы один за другим.

Регулировка скорости асинхронного двигателя путем переключения полюсов
  • Существует 2 способа изменения количества полюсов в асинхронных двигателях для регулирования скорости двигателя. Эти два описаны ниже.
    • Несколько крыльев статора.
    • Метод последовательных полюсов.
  • Техника полюсной вариации более старая, впервые применялась в 1897 году.
  • Этот метод работает на том факте, что полюса в установках крыльев можно изменять с коэффициентом (2: 1), просто изменяя соединения витков крыльев.
  • На приведенной диаграмме вы можете видеть, что статор 2-полюсного асинхронного двигателя, в котором мы должны применить метод переключения полюсов.
  • Из диаграммы видно, что каждая катушка имеет очень меньшее значение шага, примерно от шестидесяти до девяноста градусов.
  • Ребята, на приведенной ниже схеме вы можете видеть, что фазовая обмотка нарисована отдельно для ясного наблюдения.
  • Мы можем видеть в схеме, которая обозначена на схеме как (a) , она описывает направление тока, протекающего в фазе крыльев статора во время нормальной работы.
  • Вы можете видеть, что поле вышло из статора в верхней фазовой группе (полюс N) и перешло в статор в нижней фазовой группе (полюс S).
  • Эти крылья теперь составляют 2 полюса на статоре.
  • Теперь давайте предположим, что направление тока (I), движущегося в нижней фазовой группе на статоре, инвертировано, тогда левое поле, определяющее часть двигателя как в нижней фазе, так и в верхней фазовой группе, все будет вести себя как север (N ) столб. Это явление показано на схеме, а его схема обозначена буквой b на схеме.
  • Магнитный поток в этом двигателе должен возвращаться к статору между 2 группами фаз, что создает пару результирующих южных (S) магнитных полюсов.
  • Обратите внимание, что теперь на статоре 4 полюса в два раза больше, чем у прежнего двигателя.

  • Ротор в этом двигателе имеет конструкцию клетки, как и ротор клетки, потому что этот ротор всегда имеет то же количество полюсов, что и на статоре, и он может изменять свой полюс, поскольку на статоре не изменяется ни один полюс.
  • Когда двигатель переключается с 2-полюсного на 4-полюсный режим, результирующий экстремальный крутящий момент асинхронного двигателя может быть таким же, как и раньше (соединение с постоянным крутящим моментом), половина его предыдущего значения (квадратичный крутящий момент узел, который используется для вентиляторов), или в два раза больше предыдущего значения (узел постоянной выходной мощности), в зависимости от того, как перемещаются крылья статора.
  • На данной диаграмме показаны возможные контакты статора и их последствия на кривой крутящий момент-скорость.

Недостаток последовательного полюсного метода изменения скорости

  • Главный недостаток метода последовательного изменения скорости должен быть в соотношении (2: 1).
  • Старый метод преодоления этого ограничения заключался в использовании множества крыльев статора без изменения полюсов и подаче питания на один комплект крыльев за раз.
  • Например, двигатель может быть намотан с 4-полюсным и 6-полюсным комплектом крыльев статора, а его синхронная (n syn ) скорость по схеме 60 Гц может быть переключена с (1800 на 1200 об / min) только за счет подачи питания на другой комплект крыльев.
  • Использование многочисленных крыльев статора приводит к увеличению расхода двигателя и поэтому используется только в случае крайней необходимости.
  • Соединив технику получения полюсов с многочисленными крыльями статора, можно создать 4-скоростной асинхронный двигатель.
  • Например, с изолированными 4- и 6-полюсными крыльями, вероятно, сделать двигатель частотой 60 Гц работающим при (600, 900, 1200 и 1800 об / м).
Управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения частоты сети
  • Если мы изменим частоту, подаваемую на статор, то изменение вращательного магнитного поля будет прямо пропорционально изменению частоты, а на кривой крутящий момент-скорость положение точки холостого хода также изменится, вы можете это заметить. изменение данной диаграммы.
  • Синхронная скорость (n sync ) двигателя при номинальных условиях называется базовой скоростью .
  • Изменяя частоту, можно установить скорость двигателя меньше или выше базовой скорости.
  • Точно спроектированный частотно-регулируемый асинхронный двигатель может быть очень гибким.
  • Может изменять скорость двигателя с пяти процентов до двухкратной базовой скорости.
  • Чтобы обеспечить продолжительную и безопасную работу двигателя, во время изменения частоты должен быть крутящий момент, а напряжение должно быть на определенном уровне.
  • Когда двигатель работает на скорости ниже базовой, важно уменьшить приложенное напряжение на статоре для правильной работы двигателя.
  • Уменьшение приложенного напряжения статора должно быть линейным с уменьшением частоты статора. Эта процедура известна как: Если мы этого не сделаем, уровень насыщения материала сердечника увеличится, а именно стали, и через двигатель пройдет большой ток намагничивания.
Что снижает мощность асинхронного двигателя
  • Чтобы узнать о требованиях к снижению номинальных характеристик, вспомните, что асинхронный двигатель — это в основном вращающийся (вращающийся) трансформатор.
  • Как мы знаем, в трансформаторе значение магнитного потока в сердечнике трансформатора можно измерить с помощью закона электромагнитной индукции Фарадея.

В (t) = -N (dø / dt)

  • Если напряжение (V (t) = V M Sinwt) подается на сердечник, то результирующий магнитный поток будет.

Ø (t) = 1 / N p

= 1 / N p

Ø (t) = Vm / wN P (coswt)

  • Из уравнения видно, что частота выходит в знаменателе.
  • Итак, если частота, подаваемая на статор, снижается на десять процентов, в то время как величина напряжения, подаваемого на статор, остается постоянной, магнитный поток в сердечнике двигателя возрастает почти на десять процентов, а ток намагничивания (Im) мотор будет подниматься вверх.
  • В ненасыщенной части кривой намагничивания двигателя скачок тока намагничивания (Im) также будет почти на десять процентов.
  • Хотя в насыщенной области кривой намагничивания двигателя десятипроцентный скачок магнитного потока требует более высокого скачка тока намагничивания (Im).
  • Асинхронные двигатели
  • обычно конструируются для работы вблизи точки насыщения на их кривых намагничивания, поэтому скачок магнитного потока из-за снижения частоты приведет к перемещению в двигателе экстремальных токов намагничивания.
  • Чтобы остановить экстремальные токи намагничивания (Im), обычно уменьшают напряжение, приложенное к статору, прямо пропорционально уменьшению частоты, когда частота уменьшается ниже номинальной частоты двигателя.
  • Из данного уравнения видно, что напряжение, приложенное к статору, находится в числителе уравнения, а частота — в знаменателе этого уравнения, поэтому мы можем сделать вывод, что эти 2 противостоят друг другу, и ток намагничивания не изменяется.

Ø (t) = (Vm / wN P ) (coswt)

  • Когда напряжение, подаваемое на двигатель, изменяется линейно с частотой меньше базовой скорости, значение магнитного потока в роторе остается почти постоянным.
  • Значит, предельный крутящий момент, который может обеспечить двигатель, также остается выше. Но номинальная мощность двигателя должна снижаться с уменьшением частоты, чтобы избежать перегрева схемы статора.
  • Мощность, подаваемая на 3-фазный асинхронный двигатель, может быть задана формулой

P = √3V L I L cosø

  • Из этого уравнения мы можем видеть, что по мере уменьшения V L мощность также будет уменьшаться, и в результате ток будет увеличиваться, что приведет к перегреву двигателя.
  • Учитывая, что диаграмма показывает группу характеристических кривых крутящего момента асинхронного двигателя для скоростей ниже базовой, предположим, что величина напряжения статора изменяется линейно с частотой.

  • Когда частота, подаваемая на двигатель, увеличивает значение номинальной частоты двигателя, напряжение статора остается постоянным на номинальных значениях.
  • Хотя меры по насыщению позволили бы в таких условиях поднять напряжение выше номинального значения, оно ограничено номинальным напряжением, чтобы обеспечить защиту изоляции обмоток двигателя.
  • Чем больше частота выше базовой скорости, тем выше станет знаменатель уравнения.

Ø (t) = (Vm / wN P ) (coswt)

  • Между тем, параметры числителя остаются постоянными выше номинальной частоты, результирующий магнитный поток в двигателе уменьшается, а вместе с ним уменьшается и экстремальный крутящий момент.
  • На данной диаграмме показана группа характеристических кривых крутящий момент-скорость асинхронного двигателя для скоростей выше базовой, предположим, что напряжение статора остается постоянным.
  • Если напряжение на статоре изменяется линейно с частотой ниже базовой скорости и остается постоянным на номинальном значении выше базовой скорости, то результирующая группа характеристик крутящего момента-скорости отображается на данной диаграмме. номинальная скорость двигателя 1800 об / мин.

Недостаток управления скоростью двигателя путем изменения частоты сети

  • Несколько лет назад основным недостатком была потребность в специальном генераторе или механическом преобразователе частоты для изменения частоты источника питания.
  • Эта проблема исчезла с появлением современных твердотельных частотно-регулируемых приводов.
  • Фактически, изменение частоты с твердотельными двигателями стало необходимым методом управления скоростью путем изменения частоты.
  • Главное, что вы должны помнить, что этот метод может применять любой асинхронный двигатель для управления скоростью, но метод переключения полюсов не был применим ни к одному двигателю без специальных крыльев статора.
Управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения напряжения сети
  • Вращающий момент, индуцированный в асинхронном двигателе, прямо пропорционален квадрату приложенного напряжения.
  • Если нагрузка на валу асинхронного двигателя имеет характеристику крутящий момент-скорость, подобную показанной на данной диаграмме, то скорость асинхронного двигателя можно регулировать (контролировать) до определенного предела путем изменения напряжения в линии.
  • Управление скоростью с помощью метода изменения линейного напряжения используется для небольшого двигателя, такого как двигатель вентилятора.
Управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения сопротивления ротора
  • В случае асинхронного двигателя с фазным ротором, вероятно, изменится фигура кривой крутящего момента-скорости путем добавления дополнительных резисторов в схему ротора асинхронного двигателя.
  • После добавления резистора в схему ротора новая характеристика крутящего момента-скорости показана на данной диаграмме.

  • Если у нас есть кривая «крутящий момент-скорость» нагрузки двигателя, как показано на данной диаграмме, то изменение сопротивления ротора будет зависеть от скорости двигателя.
  • Но добавление дополнительных резисторов в цепь ротора снизит КПД двигателя.
  • Этот метод изменения скорости обычно используется в течение короткого промежутка времени из-за потери эффективности двигателя.

Вы также можете прочитать некоторые статьи, связанные с асинхронным двигателем. Это описано здесь.

Это подробное и хорошо объясненное руководство по методу управления скоростью асинхронных двигателей, я упомянул все, что связано с методом управления скоростью асинхронных двигателей. Если есть вопросы, можете задать в комментариях. Увидимся в следующем учебном пособии «Твердотельные асинхронные двигатели».

Автор: Генри
http://www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер и закончил известный инженерный университет, а также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях.Я также пишу технический контент, мое хобби — изучать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Адаптивное управление скоростью в реальном времени привода асинхронного двигателя с векторным управлением на основе обученного онлайн-контроллера нечеткой нейронной сети типа 2 — Acikgoz — 2020 — Международные транзакции в электроэнергетических системах

Фон

Регулирование скорости асинхронного двигателя, обладающего превосходными характеристиками, такими как высокая эффективность, прочная конструкция, низкие эксплуатационные расходы и низкая стоимость, осуществляется более эффективно с развитием теории управления.Благодаря инновациям в силовой электронике и микропроцессорной технологии стало возможным использовать метод векторного управления для приложений, требующих высокой производительности в приводах с асинхронными двигателями.

Цель и задача

В этом исследовании предлагается контроллер нечеткой нейронной сети типа 2 (T2FNN), который отличается прочностью, адаптируемостью и имеет возможности быстрого динамического отклика на изменения параметров, для получения надежного отклика по скорости от асинхронного двигателя.

Материалы и методы

Модель

Matlab / RTI разработана с помощью платы контроллера DS1103 для экспериментального тестирования скоростных характеристик предлагаемого асинхронного двигателя на основе контроллера. Предлагаемый контроллер проходит обучение в режиме онлайн, чтобы повысить устойчивость асинхронного двигателя к помехам. После этого проводятся экспериментальные исследования для изучения поведения регулирования скорости и эффективности асинхронного двигателя.

Результаты и обсуждение

Производительность контроллера T2FNN сравнивается с контроллерами PI и контроллерами нечеткой нейронной сети типа 1 (T1FNN).Результаты экспериментов ясно показывают, что предлагаемый контроллер обладает более быстрым и стабильным динамическим откликом.

Заключение

В предлагаемом контроллере значительно улучшена динамическая характеристика асинхронного двигателя по сравнению с T1FNN и ПИ-регуляторами. Кроме того, процентное соотношение времени установления, перерегулирования и времени восстановления T1FNN и ПИ-регуляторов контроллером T2FNN находится на удовлетворительном уровне во всех установившихся и переходных условиях.\ frac {1} {2} — I_2 R_ {TH} \ end {выровнен} \]

Мощность и крутящий момент

Рассматривая диаграмму выше и помня, что подаваемое напряжение синфазно с током ротора, мощность воздушного зазора машины (общий поток мощности от статора к ротору) может быть записана как:

\ [ P_ {разрыв} = 3I_2 \ frac {V_i + I_2 R_2} {s} \]

При том, что для всех индукционных машин

\ [ \ tau = \ frac {P_ {gap}} {\ omega_s} \]

крутящий момент можно записать как

\ [ \ begin {выровнено} \ tau & = 3I_2 \ frac {V_i + I_2 R_2} {s \ omega_s} \\ \ tau & = \ frac {3I_2} {\ omega_s} \ left (\ left (V_ {TH} ^ 2 — I_2 ^ 2 \ left (X_ {TH} + X_2 \ right) ^ 2 \ right) ^ \ frac { 1} {2} — I_2 R_ {TH} \ вправо) \ end {выровнен} \]

Первое из двух приведенных выше уравнений дает крутящий момент как функцию скольжения, тока ротора и инжектируемого напряжения ротора.Второе уравнение показывает, что при заданном крутящем моменте ток ротора \ (I_2 \) должен быть постоянным. В свою очередь, это означает, что при постоянном крутящем моменте передаточное число

\ [ \ frac {V_i + I_2 R_2} {s} \ rightarrow \ textbf {константа} \]

Наконец, рассмотрим компоненты потока мощности мощности воздушного зазора. Мощность воздушного зазора — это сумма мощности, потерянной в цепи ротора, мощности, выходящей из клеммы ротора, и мощности, преобразованной в механическую энергию.\ frac {1} {2} — I_2 R_ {TH}} \]

Если крутящий момент равен нулю, то ток ротора также будет нулевым. Следовательно, при нулевом крутящем моменте проскальзывание без нагрузки, \ (s_0 \), равно

\ [ s_0 = \ frac {V_i} {V_ {TH}} \]

КПД

Поскольку часть мощности, подаваемой на двигатель, восстанавливается из цепи ротора, КПД нельзя рассчитать просто как выходную мощность над входной мощностью статора. Вместо этого в машине с намотанным ротором и источником переменного напряжения и частоты, подключенным к ротору, КПД составляет

.

\ [ \ eta = \ frac {P_ {out}} {P_ {stator} -P_ {rotor}} \]

, где \ (P_ {stator} \) и \ (P_ {rotor} \) — потоки мощности на клеммах статора и ротора соответственно.

Режимы работы индукционной машины с обмоткой ротора

Как отмечалось выше, крутящий момент можно записать как:

\ [ \ tau = 3I_2 \ frac {V_i + I_2 R_2} {s \ omega_s} \]

В двигателе крутящий момент положительный. Следовательно, для любого заданного положительного крутящего момента, когда мы регулируем скорость, скольжение изменяется, и \ (I_2 \) останется постоянным. Для мотора, независимо от скольжения,

\ [ \ frac {V_i + I_2 R_2} {s} \ gt 0 \]

Аналогично для генератора крутящий момент отрицательный.Независимо от скорости

\ [ \ frac {V_i + I_2 R_2} {s} \ lt 0 \]

  • Подсинхронный двигатель

    В этом режиме скольжение и крутящий момент положительные, поэтому подаваемое напряжение должно совпадать по фазе с током ротора. Мощность поступает в статор и обратно из цепи ротора.

    \ [ s \ gt 0 \ mspace {24mu} \ frac {V_i + I_2 R_2} {s} \ gt 0 \ mspace {12mu} \ rightarrow \ mspace {12mu} \ V_i + I_2 R_2 \ gt 0 \]

  • Сверхсинхронное движение

    Выше синхронной скорости скольжение отрицательное.Для того, чтобы крутящий момент был положительным,

    \ [ s \ lt 0 \ mspace {24mu} \ frac {V_i + I_2 R_2} {s} \ gt 0 \ mspace {12mu} \ rightarrow \ mspace {12mu} \ V_i + I_2 R_2 \ lt 0 \]

    Следовательно, напряжение и ток не должны совпадать по фазе друг с другом. Власть вводится в ротор из приводной цепи, подключенной к контактным кольцам, в дополнение к входной мощности, поступающей в статор

  • Сверхсинхронная генерация

    Если генерируется частота выше синхронной, скольжение и крутящий момент отрицательны, поэтому

    \ [ s \ lt 0 \ mspace {24mu} \ frac {V_i + I_2 R_2} {s} \ lt 0 \ mspace {12mu} \ rightarrow \ mspace {12mu} \ V_i + I_2 R_2 \ gt 0 \]

    Подаваемое напряжение синфазно с током ротора.В этом случае механический ввод мощность подается от вала, и цепи статора и ротора обеспечивают выходную мощность.

  • Суб-синхронная генерация

    Если требуется генерация со скоростью ниже синхронной, крутящий момент должен быть отрицательным, а скольжение — положительным. Опять же,

    \ [ s \ gt 0 \ mspace {24mu} \ frac {V_i + I_2 R_2} {s} \ lt 0 \ mspace {12mu} \ rightarrow \ mspace {12mu} \ V_i + I_2 R_2 \ lt 0 \]

    Следовательно, напряжение и ток не должны совпадать по фазе друг с другом.Власть вводится в ротор от приводной цепи соединен с контактными кольцами.

Комментарий

В современной реализации управления приводом для асинхронной машины с ротором приведенный выше анализ применим, если напряжение на клеммах ротора поддерживается в фазе с током ротора. Также можно управлять работой машины, подавая реактивную мощность через выводы ротора, уменьшая потребность в реактивной мощности обмотки статора.(Фактически можно использовать выводы ротора для обеспечения тока намагничивания). Реализация регулировки фазового угла напряжения ротора — относительно сложная задача, выходящая за рамки этих примечаний.

Индукционные машины с фазным ротором

способны работать с номинальным крутящим моментом при проскальзывании, не близком к синхронной скорости. Подавая напряжение в цепь ротора, кривая скорости крутящего момента сдвигается так, что скорость холостого хода не соответствует синхронной скорости. WRIM могут работать как в режиме подсинхронной генерации, так и в режиме сверхсинхронного движения.Используемые как «индукционные генераторы с двойным питанием», они используются в ветряных турбинах Типа 3, которые в настоящее время являются наиболее распространенным типом ветряных турбин. Машины с намотанным ротором также демонстрируют потенциал для использования в гидроаккумуляторах с регулируемой скоростью.

Система контроля скорости Kramer




. Трехфазный асинхронный двигатель с ротором демонстрирует преимущество по сравнению с другими асинхронными двигателями тем, что его скорость может регулироваться в значительный ассортимент. С другой стороны, он страдает недостатком в что его регулировка скорости плохая.То есть вариация загрузки имеет тенденцию к значительному изменению скорости. Кроме того, регулятор скорости реостаты в цепи ротора иногда теряют значительную мощность. Там относительно простой способ получить диапазон скоростей до четырех к одному. с хорошей регулировкой скорости и без рассеивания большой мощности. Расположение показанный на фиг. 23 известен как привод Крамера. Шунтирующий полевой двигатель постоянного тока имеет тот же вал, что и асинхронный двигатель с фазным ротором.Электронный схема ограничена выпрямлением в базовой настройке.


РИС. 23 Система контроля скорости. Комбинация двигателей переменного и постоянного тока соединенный с общим валом, обеспечивает эффективный регулируемый диапазон скоростей с хорошей регулировкой скорости. Скорость изменяется из-за изменения нагрузки на выходной вал намного меньше, чем у любого двигателя в отдельности.

В этой уникальной схеме мощность скольжения переменного тока от ротора индукционной машина выпрямляется и подается на якорь двигателя постоянного тока.Скорость управление этой комбинацией достигается регулировкой тока возбуждения. к двигателю постоянного тока. Поскольку ток возбуждения в шунтирующем двигателе постоянного тока составляет большая часть, небольшая часть его тока якоря, есть небольшая возможность для потери мощности. Регулировка скорости относительно изменения нагрузки очень хорошо благодаря механизму обратной связи; предположим, что нагрузка увеличена, имеет тенденцию замедлять вращение вала. Более низкая скорость увеличивается мощность скольжения асинхронного двигателя, которая вызывает больший ток доставляться к якорю машины постоянного тока, тем самым заставляя ее ускориться.В результате скорость вала значительно стабилизируется. против изменений нагрузки. Обратите внимание, что обе машины вносят крутящий момент в общий вал.

Есть и другие способы просмотра этого дуэта. Имеет некоторое сходство к соединению асинхронных двигателей, описанному в другом месте. Это связано по схеме подключения двух двигателей к общему выходному валу. Асинхронный двигатель с фазным ротором можно рассматривать как регулируемый трансформатор. с ротором в качестве вторичного.Кроме того, шунтирующий двигатель постоянного тока выполняет несколько как магнитный усилитель в том, что контроль малой мощности в его цепь возбуждения служит для управления высокой мощностью в цепи якоря. В любом случае примечательно, что в сильноточных реостатах нет части схемы.

Максимальная скорость этого метода — скорость асинхронного двигателя. Обычно достигаемый диапазон скорости для 60 Гц составляет от 450 до 1700 об / мин. Минимум скорость является следствием отношения между напряжением, обеспечиваемым ротор асинхронного двигателя и необходимый для якоря Двигатель постоянного тока.Эти отношения, как правило, противоречат расширению Диапазон регулирования скорости намного превышает упомянутые четыре к одному.

Управление скоростью асинхронного двигателя с обратной связью

Управление скоростью асинхронного двигателя с обратной связью:

Замкнутый контур управления скоростью приводов асинхронных двигателей показан на рис. 6.43. В нем используется внутренний контур скольжения-скорости с ограничителем скольжения и внешний контур скорости. Поскольку для заданного тока скорость скольжения имеет фиксированное значение, контур скорости скольжения также функционирует как внутренний контур тока.Кроме того, он также гарантирует, что работа двигателя всегда происходит на участке кривой скорость-крутящий момент между синхронной скоростью и скоростью при максимальном крутящем моменте для всех частот, обеспечивая тем самым высокое отношение крутящего момента к току. В приводе используется инвертор PWM, питаемый от источника постоянного тока, который имеет возможность рекуперативного торможения и четырехквадрантного режима работы. Однако схема привода применима к любому приводу VSI или циклоконвертеру, имеющему возможность рекуперативного или динамического торможения. Ниже приводится описание работы привода.

Ошибка скорости обрабатывается ПИ-регулятором и регулятором скольжения. ПИ-регулятор используется для обеспечения хорошей точности в установившемся режиме и для ослабления шума. Регулятор скольжения устанавливает команду скорости скольжения ω * sl , максимальное значение которой ограничено, чтобы ограничить ток инвертора до допустимого значения. Синхронная скорость, полученная путем сложения фактической скорости ω m и скорости скольжения ω * sl , определяет частоту инвертора.Опорный сигнал напряжения V * на клеммах двигателя для замкнутого контура управления скоростью приводов асинхронных двигателей генерируется из частоты f с помощью функционального генератора. Он обеспечивает работу с почти постоянным магнитным потоком до базовой скорости и работу при постоянном напряжении на клеммах выше базовой скорости.

Ступенчатое увеличение команды скорости ω * м приводит к положительной ошибке скорости. Команда скорости скольжения ω * sl установлена ​​на максимальное значение. Привод ускоряется при максимально допустимом токе инвертора, создавая максимально доступный крутящий момент, пока ошибка скорости не уменьшится до небольшого значения.В конце концов, привод устанавливает скорость скольжения, при которой крутящий момент двигателя уравновешивает крутящий момент нагрузки.

Команда ступенчатого уменьшения скорости вызывает отрицательную ошибку скорости. Команда скорости скольжения установлена ​​на максимальное отрицательное значение. Привод замедляется при рекуперативном торможении при максимально допустимом токе и максимально доступном тормозном моменте, пока погрешность скорости не уменьшится до небольшого значения. Теперь работа переходит в режим двигателя, и привод устанавливает скорость скольжения, при которой крутящий момент двигателя равен крутящему моменту нагрузки.

Привод быстро реагирует, поскольку ошибка скорости исправляется при максимальном доступном крутящем моменте. Прямой контроль скольжения обеспечивает стабильную работу во всех рабочих условиях.

Для работы за пределами базовой скорости предел скорости скольжения регулятора скольжения должен увеличиваться линейно с частотой до тех пор, пока не будет достигнуто значение пробоя. Это достигается путем добавления к выходному сигналу регулятора скольжения дополнительного сигнала скорости скольжения, пропорционального частоте и соответствующего знака.Для частот выше, чем частота, при которой достигается момент пробоя, предел скорости скольжения остается фиксированным около значения пробоя.

Когда требуется быстрый отклик, максимальное скольжение может быть равным s в , потому что асинхронные двигатели могут пропускать ток, в несколько раз превышающий номинальный, во время кратковременных переходных процессов. Инвертор и его входной преобразователь построены с использованием полупроводниковых устройств, номинальные значения переходного и установившегося тока совпадают.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.