Способы регулирования частоты вращения двигателя переменного тока. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Способы регулирования частоты вращения двигателя переменного тока. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

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. Правда, у него масса недостатков, и одни из них – это быстрый износ щеток, если их установка была проведена с искривлением, да и срок их эксплуатации достаточно низок. При износе происходит искрение, поэтому такой движок во взрывоопасных и запыленных помещениях использовать нельзя. Плюс ко всему электродвигатель постоянного тока стоит дорого. Чтобы изменить данную ситуацию, используют асинхронный двигатель и частотный регулятор для асинхронного двигателя.

В этом случае он работает в режиме двигателя. Когда машина подключена к сетке, но с ней не обменивается активная мощность, поэтому θ = 0, но она может давать или принимать реактивную энергию, она, как говорят, работает в режиме совместного использования.

Энергетический обмен синхронной машины с сетью, к которой он подключен, зависит, как было показано, от его режима работы. Полезная мощность может быть активной на двигателе, активно реагировать на генератор и полностью реагировать на компенсатор. Выход должен быть определен для определенного коэффициента мощности.

Практически по всем показателям электродвигатели, работающие на переменном токе, превосходят аналоги на постоянном. Во-первых, они надежнее. Во-вторых, имеют меньшие габариты и вес. В-третьих, цена ниже. В-четвертых, они проще в эксплуатации и подключении.

А вот недостаток у них один – это сложность регулирования частоты вращения. В данном случае стандартные способы регулирования частоты асинхронных двигателей здесь не подойдут, а именно – изменения напряжения, установка сопротивления и так далее. Частотное управление асинхронным электрическим двигателем – была проблема номер один. Хотя теоретическая база известна аж с тридцатых годов прошлого столетия. Все дело упиралось в дороговизну частотного преобразователя. Все изменилось, когда изобрели микросхемы, с помощью которых через транзисторы стало возможным собрать преобразователь частоты с минимальной себестоимостью.

Возможности синхронного двигателя. Существует много случаев, когда синхронные двигатели работают как генераторы в своей собственной сети. В этом случае импульс и изменение сетевого напряжения налагаются генератором. Работа синхронных машин, подключенных к сетям высокой мощности.

Для затухания колебаний, а также для предотвращения сверхтоков, которые допускают асинхронную работу, Ω ≠ Ω 1. Но наилучшая мера стабильности достигается при работе с более высоким током возбуждения. Работа при постоянной активной мощности. Регулируя ток возбуждения машины, можно отрегулировать коэффициент мощности сети, к которой подключен аппарат. Промышленные сети с большими потребителями реактивной энергии улучшают свой коэффициент мощности с помощью конденсаторных батарей, сверхвозбужденных синхронных двигателей или даже синхронных компенсаторов.

Принцип регулирования

Итак, способ регулирования частоты вращения асинхронного двигателя основано на одной формуле. Вот она внизу.

ω=2πf/p, где

  • ω – угловая скорость вращения статора;
  • f – частота входного напряжения;
  • p – количество полюсных пар.

Синхронный компенсатор представляет собой, по сути, синхронный двигатель, предназначенный для работы в открытом состоянии и регулирования реактивной мощности путем изменения тока возбуждения. Для создания активного момента синхронный двигатель должен быть синхронизирован с дополнительным двигателем или асинхронным двигателем.

При движении с дополнительным двигателем синхронный двигатель становится генератором, и запуск эквивалентен подключению синхронного генератора к сети. Этот режим запуска формирует метод «тонкой синхронизации» и применяется только для холостого хода двигателя.

То есть, получается так, что изменить скорость вращения электродвигателя можно лишь путем изменения частоты напряжения. Что это дает на практике? Первое – это плавность работы мотора, особенно это будет чувствовать при пуске оборудования, когда сам двигатель работает под самыми высокими нагрузками. Второе – повышенное скольжение. За счет этого растет КПД, и снижаются потери мощностных характеристик.

Когда двигатель не синхронизирован, обнаруживается, что он поглощает большой ток, значение которого изменяется с частотой скольжения. Настаси Бишир, Дэн Михок - «Машины, приборы, приводы и автоматизация» Интернет. . Принцип синхронного двигателя и рабочие уравнения.

Синхронная реакция индукции двигателя. Электромагнитный крутящий момент развивается, когда машина подключена к сетке. Определение режимов генератора и двигателя. Баланс активной мощности и урожайности. Возможности работы синхронных двигателей. Синхронный генератор работает в собственной сети.

Структура частотного регулятора

Все современные преобразователи частоты построены на принципе так называемого двойного преобразования. То есть, переменный ток преобразуется в постоянный через неуправляемый выпрямитель и фильтр. Далее, через импульсный инвертор (он трехфазный) происходит обратное преобразование тока постоянного в ток переменный. Инвертор сам состоит из шести силовых ключей (транзисторных). Так вот каждая обмотка электрического движка подключается к определенным ключам выпрямителя (положительному или отрицательному). Именно инвертор изменяет частоту напряжения, которое прикладывается к статорным обмоткам. По сути, именно через него происходит частотное регулирования электродвигателя.

Эксплуатация синхронных машин в сетях высокой мощности. Катушка зажигания - функция, загрузка и производители. Зажигание топливно-воздушной смеси в бензиновом двигателе требует высокого электрического напряжения, что вызовет искру на электродах свечи зажигания. Нагрузка катушки зажигания в этом случае состоит в том, чтобы преобразовать стандартное напряжение батареи 12 вольт в требуемое высокое напряжение. Поэтому катушка зажигания имеет аналогичную структуру с трансформатором, который использует принцип электромагнитной индукции.

Он состоит в основном из ламинированного железного сердечника, несущего две первичные и вторичные катушки из медных нитей. В момент зажигания первичная обмотка проходит через электрический ток, тем самым вызывая высокое напряжение во вторичной катушке. Оттуда высокое напряжение проходит через кабель зажигания к свече зажигания. Катушка зажигания может генерировать напряжение между 000 и 000 вольт, в зависимости от модели. Он имеет цилиндрический корпус и расположен в моторном отсеке автомобиля. В разных обычных флэш-системах настоящего времени существуют катушки разных типов.

В этом приборе на выходе устанавливаются силовые транзисторы. Они выполняют роль ключей. Если сравнивать их с тиристорами, то необходимо отметить, что первые вырабатывают сигнал в виде синусоиды. Именно данная форма создает минимальные искажения.

Продолжительность жизни и причины возникновения дефектов катушки зажигания. Продолжительность жизни катушки зажигания сокращается постоянными механическими и тепловыми эффектами. Предел в километре составляет от 000 до 000 километров. Однако точное время жизни может сильно варьироваться. Старые катушки зажигания часто страдают от перегрева из-за внутреннего короткого замыкания. Возможные механические повреждения универсальны и могут быть вызваны, например, сильными вибрациями двигателя, повреждением пружин или утечкой на масляную ванну.

Теперь сам принцип работы частотного преобразователя. Чтобы понять это, предлагаем разобрать рисунок ниже.



Итак, пройдемся по рисунку, где

  • «В» — это неуправляемый силовой выпрямитель диодного типа.
  • «АИН» — автономный инвертор.
  • «СУИ ШИМ» — система широтно-импульсного управления.
  • «САР» — система автоматического регулирования.
  • «Св» — конденсатор фильтра.
  • «Lв» — дроссель.

По схеме очень хорошо видно, что инвертор регулирует частоту напряжения за счет системы широтно-импульсного управления (оно высокочастотное). Именно эта часть регулятора отвечает за подключение обмоток статора электродвигателя попеременно то к положительному полюсу выпрямителя, то к отрицательному. Периодичность подключения к полюсам происходит по синусоидальной кривой. При этом частота импульсов определяется именно частотой ШИМ. Так и происходит частотное регулирование.

Это приводит к повреждению кабелей или поломке бобины. Когда катушка зажигания неисправна - проверьте и замените катушку зажигания. Люди с техническими способностями могут проверить и, при необходимости, заменить катушку зажигания самостоятельно. Неисправная катушка зажигания часто проявляется нестабильным двигателем, особенно при более низких скоростях и во время фазы нагрева. Тарифы также могут быть распространенным симптомом. Проверка электрооборудования производится путем измерения сопротивления.

В зависимости от структуры катушки зажигания первичный слой должен иметь сопротивление от 0, 3 до 2 Ом, а вторичный слой - от 8 до 19 кг. Точные инструкции по проверке и замене катушки зажигания можно найти в Интернете и в литературе. Они доказали свою эффективность в том, что картина распыления, возникающая в результате распыления, может быть очень тонкой, позволяя применять небольшой объем жидкости. Кроме того, серия веществ, диспергированных в виде теплого тумана, может распределяться равномерно.

Регулируют изменением: частоты тока питающей сети; числа пар полюсов обмотки статора; параметров цепи статора или ротора. Для асинхронных электродвигателей применяются все три способа регулирования, для синхронных — только первый.

У коллекторных электродвигателей переменного тока частоту вращения регулируют способом, указанным для электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.

Генератор указывается при применении обработок к садоводческим культурам, охраняемым районам или складам для хранения сельскохозяйственной продукции. На практике используют несколько конструктивных моделей по тому же принципу: распыляющий раствор распыляется газовой струей продуктов сгорания, создаваемых пульсирующим двигателем.

Однако не рекомендуется применять изменчивые порошки. Оборудование во время использования надевается на плечо оператором с ручкой, на которой расположены: резервуар для раствора, сопло и служебные клапаны, топливный бак, отсек для электрической батареи, индукционная катушка, карбюратор, пусковой насос, реакционный двигатель и резонансную трубку, а также охлаждающую жидкость.

Регулирование частоты вращения изменением частоты тока является наиболее экономичным, но для питания электродвигателя требуется отдельный генератор или преобразователь с регулируемыми частотой и напряжением. При этом способе необходимо стремиться, чтобы характеристики асинхронного электродвигателя обладали достаточной жесткостью, которую обеспечивают совместным регулированием частоты тока и напряжения.

Первоначальная воздушная смесь с бензином вручную закачивается в карбюратор. При нажатии на полусферический насос также действует катушечный контактор катушки индуктивности, генерирующий ток, необходимый для свечи зажигания, для создания искр, воспламеняющих взрывоопасную газовую и воздушную смесь.

Взрыв происходит в камере сгорания, а газы сгорания эвакуируются через резонансную трубку. Секция трубки резонатора мала, скорость выхода отработавших газов будет увеличиваться, и жидкость, просочившаяся через сопло, расположенную в середине трубки, будет устранена.

При пропорциональном понижении частоты тока и напряжения жесткость механической характеристики 1 (рис. 1) и максимальный момент Мmах уменьшаются незначительно по сравнению с естественной характеристикой 0. К преимуществам частотного регулирования следует отнести широкий диапазон (до 12:1) и плавность.

Регулирование частоты вращения изменением числа пар полюсов применяют только для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, так как у двигателей с фазным ротором потребовалось бы одновременное переключение обмотки ротора, усложняющее его схему и конструкцию.

Число пар полюсов можно изменить переключением числа секций одной обмотки или переключением двух независимых обмоток. В первом случае обмотка статора состоит из двух равных частей, включаемых последовательно или параллельно. Такое переключение позволяет изменить число пар полюсов в 2 раза и, следовательно, менять частоту вращения электродвигателя в отношении 2:1. Применение двух обмоток с различным числом пар полюсов позволяет менять частоту вращения в различных соотношениях, например, 1:3; 2:3 и т.д.

Инерция газовой струи горения, устраняемая этой трубкой резонатора, оставляет затухание в камере сгорания. Это углубление открывает диафрагменный клапан и определяет поглощение воздуха в карбюраторе, где создается новая взрывчатая смесь, которая самовоспламеняется из-за температуры стенок камеры сгорания.

Газ снова откачивается через трубку резонатора. Очень небольшая часть газов сгорания поступает в распылительный резервуар и создает давление на жидкость. Это давление заставляет жидкость сливаться из резервуара и подавать сопло в распыляемый раствор. Подготовка к работе. Прежде чем использовать генератор, вам необходимо выполнить некоторые подготовительные операции.

Рис. 1. Механические характеристики асинхронного электродвигателя при различной частоте тока


Двигатели, способные работать при двух различных числах пар полюсов, называют двухскоростными. Их конструируют для работы с постоянным моментом или постоянной мощностью.

Кроме двухскоростных двигателей, применяют трех- и четырехскоростные. Промышленность выпускает двухскоростные двигатели с одной обмоткой в статоре, трех- и четырехскоростные — с двумя обмотками, которые в свою очередь могут переключаться в отношении 2:1. Этот способ регулирования экономичен (двигатели имеют достаточно жесткие характеристики), но требует сложного переключающего устройства; кроме того, у двигателей с двумя обмотками резко снижается использование активной меди, так как при работе одной из обмоток вторая выключена. Однако благодаря своим преимуществам двигатели с переключением числа пар полюсов широко применяются в судовых электроприводах, не требующих плавного регулирования частоты вращения (шпилей, брашпилей и др.).

Во-первых, проверьте напряжение батарей, которые подают индукционную катушку вольтметром или исходным образцом с удаленной свечой. Когда насос нажимается, свеча зажигания должна создавать искры, - полный бак заполняется бензином до первого запуска, - крышка резервуара демонтируется и демонтируется из рамы. В то же время проверьте состояние абсорбционного фильтра и, если он набухший, очистите его промывкой водой, - заполните резервуар раствором для распыления, затем снова соберите его на раму прибора.

Начало реактивного двигателя должно выполняться в соответствии со следующими инструкциями. Если двигатель не запускается, повторите эту операцию. Если двигатель не запускается, даже после нескольких попыток, закройте топливный кран карбюратора и сделайте больше воздушных струй, чтобы выпустить камеру зажигания. Перед началом новой попытки подождите около минуты, чтобы испарить избыток бензина.

Регулирование изменением параметров цепей электродвигателя распространено у двигателей с фазным ротором. При введении в цепь ротора активного сопротивления частота вращения двигателя уменьшается при том же значении вращающего момента (). Этот способ неэкономичен, требует дорогого и громоздкого реостата, причем уменьшение частоты вращения составляет 10—20 %, поэтому в судовых условиях он применяется сравнительно редко и в основном на короткие промежутки времени.

После запуска двигателя отрегулируйте поток бензина, чтобы он работал с равномерной каденцией, - чтобы начать распыление, установите машину в рабочее положение и откройте кран для раствора сопла, - после начала распыления, новая регулировка частоты вращения двигателя, но только при необходимости.

Как остановить распыление и реактивный двигатель? Остановка распыления производится закрытием клапана доступа к спринклеру. Поворачивая винт регулировки карбюратора слегка до тех пор, пока подача газа карбюратора не будет отключена, мы отключим двигатель реагента.

Пуск синхронных двигателей. Различают прямой пуск и пуск с ограничением пускового тока.

Прямой пуск прост, но при включении возникают большие пусковые токи, достигающие значений I п = (4-7) I ном.

При питании электродвигателя от электростанции ограниченной мощности пусковые токи могут вызвать недопустимые кратковременные снижения напряжения, нарушающие работу включенных приемников электрической энергии. Поэтому прямой пуск применяется в том случае, если мощность электродвигателя во много раз меньше мощности электростанции, от которой он питается.

Когда вы прекратите работать, резервуар прибора должен быть опустошен и промыт водой и специальным моющим средством для распылительных машин. Для удаления остаточного раствора из трубопроводов рекомендуется заполнять резервуар 1-2 литрами чистой воды и распылять на предварительно обработанную поверхность только после того, как она была предварительно промыта водой. При длительном хранении батареи будут удалены с места.

Генераторы могут быть оснащены универсальными соплами или соплами для водных растворов. Другие устройства могут быть оснащены более крупными креплениями. Средний диаметр капель составляет 12 мкм, а туманная струя изношена до расстояния 20 м, в зависимости от высоты, на которой происходит распыление.

При мощности электродвигателя соизмеримой с мощностью электростанции применяют различные способы пуска с ограничением пускового тока: переключением обмотки статора двигателя со ; при помощи ; включением резисторов в цепь статора; включением реакторов в цепь статора; включением резисторов в цепь ротора (для двигателей с фазным ротором).

При пуске переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник» сначала замыкается выключатель Q1, при этом обмотки статора двигателя оказываются включенными «звездой» (рис. 2, а). После разгона двигателя выключатель Q1 размыкается, а выключатель Q2 замыкается, и обмотки включаются на «треугольник». При этом способе пусковой ток уменьшается в 3 раза.


Рис. 2. Пуск двигателя переключением со «звезды» на «треугольник»


Преимуществом способа является его простота, недостатком — уменьшение пускового момента также в 3 раза (рис. 2, б). Уменьшение момента объясняется тем, что при соединении обмоток «звездой» напряжение на них в √3 раза меньше, чем при соединении «треугольником», а как видно из формулы (), момент зависит от напряжения во, второй степени. В некоторых случаях пусковой момент при соединении обмоток «звездой» оказывается недостаточным, тогда применение способа становится невозможным.

Преимуществом пуска двигателя с помощью автотрансформатора по сравнению с предыдущим способом является возможность установить любое первоначальное напряжение (рис. 3, а) и затем плавно увеличивать его. Недостатком этого способа являются высокая стоимость, большие масса и габаритные размеры пускового автотрансформатора. Характеристики приведены на рис. 3, б.

Включение на время пуска в цепь статора резисторов (рис. 4,а) или реакторов приводит к большим активным потерям в случае резисторов и уменьшению коэффициента мощности в случае реакторов, однако вследствие простоты этих способов они находят достаточно широкое применение. Как видно из формул () и (), включение элементов в цепь статора увеличивает критическую частоту вращения М mах1 и уменьшает момент M mах (характеристика 1, рис. 4, б).

Пуск двигателей с фазным ротором осуществляется с помощью пусковых реостатов, включенных в цепь ротора (рис. 5, а).

Пусковой реостат состоит из трех-четырех секций резисторов на каждую фазу. По мере разгона двигателя секции реостата поочередно закорачивают. Сопротивления пускового реостата рассчитывают графоаналитическим методом с использованием пусковой диаграммы. В начале пуска в цепь ротора включают реостат с полным сопротивлением, при котором пусковой момент должен быть М п = (0,7 - 0,8)Мmах.

Механические характеристики асинхронного двигателя на рабочем участке от М = 0 до М = 0,8 М mах можно приближенно считать прямолинейными, тогда на пусковой диаграмме (рис. 5, б) искусственная характеристика, соответствующая началу пуска, будет иметь вид прямой 4, проходящей через точки n х и г.

Рис. 3-5. Пуск двигателя с помощью автотрансформатора (3). Пуск двигателя с резисторами в цепи статора (4). Пуск двигателя с фазным ротором (5)


Под действием вращающего момента двигатель начнет вращаться с увеличивающейся частотой вращения, а вращающий момент, как видно из характеристики, будет уменьшаться. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока вращающий момент не станет равным моменту сопротивления М с, причем частота вращения будет меньше номинальной, соответствующей естественной характеристике.

Для увеличения частоты вращения необходимо выключить секцию пускового реостата R3 (см. рис. 5), замкнув выключатель Q3. Обычно это делают в точке г" (см. рис. 5, б) при вращающем моменте двигателя M 1 = (1,1-1,2) M ном. Оставшееся сопротивление пускового реостата должно быть таким, чтобы момент двигателя на искусственной характеристике 3 не превышал значения пускового момента M п, т.е. характеристика 3 должна пройти через точку "в" (считается, что за время замыкания выключателя Q3 частота вращения двигателя n 3 не изменяется). Аналогично замыкают выключатели Q2 и Q1, двигатель переходит на работу в соответствии с характеристиками 2 и 1, пока не будет полностью шунтирован реостат.

Если для естественной характеристики 1


Т. е. отношение критических скольжений для искусственной характеристики 2 и естественной характеристики 1 равно отношению приведенного активного сопротивления фазы ротора, включая сопротивление секции пускового реостата, к приведенному активному сопротивлению ротора.

Видно, что при любых одинаковых моментах для естественной и искусственной характеристик имеет место условие s/s кp = const, следовательно, для характеристик 1 и 2 при моменте М = М п справедливо равенство


На пусковой диаграмме (см. рис. 5) скольжению s 1 соответствует отрезок "оа", а скольжению s 2 — отрезок "об". Обозначим длину первого отрезка l оа, второго l оа + l об, тогда:


Активное сопротивление обмотки ротора двигателя определяется по каталогу. Если в каталоге данные о сопротивлении отсутствуют, его можно вычислить по формуле:


Электрическое торможение. Способы электрического торможения двигателей переменного тока аналогичны .

Режим торможения с отдачей энергии в сеть наступает при частоте вращения ротора, превышающей частоту вращения магнитного поля. Такой режим возможен при разгоне двигателя под действием падающего груза или при переключении много-скоростного электродвигателя на меньшую скорость.

При разгоне двигателя под действием падающего груза по естественной характеристике 0 (рис. 6) частота вращения увеличивается и при М = 0 достигает частоты вращения магнитного поля n х. При дальнейшем разгоне двигателя частота вращения становится больше n х, больше напряжения сети и машина работает в режиме генератора, отдавая в сеть активную энергию. Этому режиму соответствует участок характеристики в квадранте II.

Динамическое торможение асинхронного двигателя производится отключением обмотки статора от трехфазной питающей сети и включением ее на питание от источника постоянного тока (рис. 7), при этом в двигателе вместо вращающегося магнитного поля возникает неподвижное (n х = 0). В результате взаимодействия вращающегося ротора с неподвижным магнитным полем возникает тормозной момент (см. рис. 6, характеристика 1). Тормозной момент можно регулировать изменением напряжения постоянного тока или изменением сопротивления резистора R (см. рис. 7).


Рис. 6-7. Механические характеристики асинхронной машины при различных режимах работы (6). Схема динамического торможения асинхронного электродвигателя (7)


Для двигателей с фазным ротором, кроме того, регулирование тормозного момента возможно изменением сопротивления резисторов, включенных в цепь ротора.

Торможение противовключением может быть получено при реверсировании двигателя на ходу путем переключения двух фаз обмотки статора, при этом магнитное поле начинает вращаться в обратную сторону и тормозит двигатель. На рис. 6 этому режиму соответствует участок характеристики 2, находящийся в квадранте II. Когда частота вращения двигателя уменьшится до нуля, его необходимо отключить, в противном случае он начнет вращаться в обратную сторону (участок характеристики 2 в квадранте III).

Сравнение способов торможения

Сравнивая различные способы торможения двигателей переменного тока, можно сделать вывод, что наиболее экономичным является торможение с отдачей энергии в сеть , но при нем нельзя затормозить двигатель до частоты вращения меньшей, чем частота вращения магнитного поля.

Динамическое торможение позволяет тормозить электродвигатель до частоты вращения, близкой к нулю, но требует дополнительного источника постоянного тока.

Торможение противовключением наименее эффективно , так как при больших тормозных токах тормозной момент на валу двигателя с короткозамкнутым ротором незначителен.

Поэтому данный способ торможения применяется только для двигателей с фазным ротором, у которых за счет введения в цепь ротора резисторов с большим сопротивлением можно увеличить тормозной момент при одновременном уменьшении тока (см. рис. 6, характеристика 3).

контакты и мы моментально примем все действия для удаления Вашего материала.

⇓ОБСУДИТЬ СТАТЬЮ⇓



top