Kawalan motor tiga fasa, kaedah kawalan kelajuan motor

Kawalan motor tak segerak boleh sama ada parametrik, iaitu, dengan menukar parameter litar mesin, atau dengan penukar berasingan.

Kawalan parametrik

Gelinciran kritikal bergantung lemah pada rintangan aktif litar stator. Apabila rintangan tambahan dimasukkan ke dalam litar stator, nilainya berkurangan sedikit. Tork maksimum mungkin dikurangkan dengan ketara. Akibatnya, ciri mekanikal akan mengambil bentuk yang ditunjukkan dalam Rajah. 1.

nasi. 1. Ciri-ciri mekanikal motor tak segerak apabila menukar parameter litar primer dan sekunder: 1 — semula jadi, 2 dan 3 — dengan pengenalan rintangan aktif dan induktif tambahan dalam litar stator

Membandingkannya dengan ciri semula jadi motor, kita boleh membuat kesimpulan bahawa pengenalan rintangan tambahan dalam litar stator mempunyai sedikit kesan pada kelajuan. Pada tork statik yang berterusan, kelajuan akan berkurangan sedikit.Oleh itu, kaedah kawalan kadar ini tidak cekap dan tidak digunakan dalam versi paling mudah ini.

Memperkenalkan rintangan induktif ke dalam litar stator juga tidak berkesan. Gelinciran kritikal juga akan berkurangan sedikit, dan tork enjin berkurangan dengan ketara disebabkan oleh peningkatan seretan. Ciri mekanikal yang sepadan ditunjukkan dalam rajah yang sama. 1.

Kadangkala rintangan tambahan diperkenalkan dalam litar stator untuk mengehadkan arus masuk… Dalam kes ini, pencekik biasanya digunakan sebagai rintangan induktif tambahan, dan thyristor digunakan sebagai yang aktif (Rajah 2).

nasi. 2. Termasuk thyristor dalam litar stator

Walau bagaimanapun, perlu diingat bahawa ini dengan ketara mengurangkan bukan sahaja kritikal, tetapi juga tork permulaan motor (dalam c = 1), yang bermaksud bahawa bermula di bawah keadaan ini hanya boleh dilakukan dengan momen statik yang kecil. Pengenalan rintangan tambahan dalam litar pemutar, sudah tentu, hanya mungkin untuk motor pemutar luka.

Rintangan induktif tambahan dalam litar pemutar mempunyai kesan yang sama pada kelajuan motor seperti apabila ia diperkenalkan dalam litar pemegun.

Dalam amalan, penggunaan rintangan induktif dalam litar pemutar adalah amat sukar kerana hakikat bahawa ia mesti beroperasi pada frekuensi berubah-ubah — dari 50 Hz hingga beberapa hertz dan kadangkala pecahan hertz. Di bawah keadaan sedemikian, sangat sukar untuk membuat tercekik.

Pada frekuensi rendah, rintangan aktif induktor akan menjejaskan terutamanya. Berdasarkan pertimbangan di atas, rintangan induktif dalam litar pemutar tidak pernah digunakan untuk kawalan kelajuan.

Cara kawalan kelajuan parametrik yang paling berkesan adalah dengan memperkenalkan rintangan aktif tambahan dalam litar pemutar. Ini memberikan kita satu keluarga ciri dengan tork maksimum yang berterusan. Ciri-ciri ini digunakan untuk mengehadkan arus dan mengekalkan tork malar, dan juga boleh digunakan untuk mengawal kelajuan.

Dalam rajah. 3 menunjukkan bagaimana dengan menukar r2, i.e. input rext, adalah mungkin pada beberapa saat statik untuk menukar kelajuan dalam julat yang luas — daripada nominal kepada sifar. Dalam amalan, bagaimanapun, adalah mungkin untuk melaraskan kelajuan hanya untuk nilai momen statik yang cukup besar.

nasi. 3. Ciri-ciri mekanikal motor tak segerak dengan pengenalan rintangan tambahan dalam litar pemutar

Pada nilai rendah (Mo) dalam mod hampir melahu, julat kawalan kelajuan dikurangkan dengan banyaknya dan rintangan tambahan yang sangat besar perlu diperkenalkan untuk mengurangkan kelajuan dengan ketara.

Perlu diingat bahawa apabila beroperasi pada kelajuan rendah dan dengan tork statik yang tinggi, kestabilan kelajuan akan menjadi tidak mencukupi, kerana disebabkan oleh kecuraman ciri yang tinggi, sedikit turun naik dalam tork akan menyebabkan perubahan ketara dalam kelajuan.

Kadangkala, untuk memberikan pecutan motor tanpa penyingkiran berturut-turut bahagian reostat, reostat dan gegelung induktif disambungkan selari dengan gelang pemutar (Rajah 4).

nasi. 4. Sambungan selari rintangan aktif dan induktif tambahan dalam litar pemutar motor tak segerak

Pada saat permulaan permulaan, apabila kekerapan arus dalam rotor adalah tinggi, arus ditutup terutamanya melalui reostat, i.e.melalui rintangan besar yang memberikan tork permulaan yang cukup tinggi. Apabila frekuensi berkurangan, rintangan induktif berkurangan dan arus mula ditutup melalui induktansi juga.

Apabila kelajuan operasi dicapai, apabila gelinciran kecil, arus mengalir terutamanya melalui induktor, yang rintangannya pada frekuensi rendah ditentukan oleh rintangan elektrik rrev belitan. Oleh itu, semasa permulaan, rintangan luaran litar sekunder ditukar secara automatik daripada rreost kepada roro, dan pecutan berlaku pada tork yang hampir malar.

Kawalan parametrik secara semula jadi dikaitkan dengan kehilangan tenaga yang besar. Tenaga gelinciran, yang dalam bentuk tenaga elektromagnet dihantar melalui celah dari stator ke pemutar dan biasanya ditukar kepada mekanikal, dengan rintangan litar sekunder yang besar, pergi terutamanya untuk memanaskan rintangan ini, dan pada s = 1 semua tenaga yang dipindahkan dari stator ke rotor, akan digunakan dalam reostat litar sekunder (Rajah 5).

nasi. 5. Kerugian dalam litar sekunder apabila melaraskan kelajuan motor tak segerak dengan memperkenalkan rintangan tambahan dalam litar pemutar: I - zon kuasa berguna yang dihantar ke aci motor, II - zon kerugian dalam rintangan litar sekunder

Oleh itu, kawalan parametrik digunakan terutamanya untuk pengurangan kelajuan jangka pendek dalam proses teknologi yang dijalankan oleh mesin kerja.Hanya dalam kes di mana proses pengawalan kelajuan digabungkan dengan permulaan dan pemberhentian mesin kerja, seperti contohnya dalam pemasangan mengangkat, kawalan parametrik dengan pengenalan rintangan tambahan dalam litar pemutar digunakan sebagai cara utama kawalan kelajuan.

Peraturan kelajuan dengan mengubah voltan yang digunakan pada stator

Apabila melaraskan kelajuan motor aruhan dengan menukar voltan, bentuk ciri mekanikal kekal tidak berubah, dan momen berkurangan berkadaran dengan kuasa dua voltan. Ciri-ciri mekanikal pada tegasan yang berbeza ditunjukkan dalam Rajah. 6. Seperti yang anda lihat, dalam kes menggunakan motor konvensional, julat kawalan kelajuan adalah sangat terhad.

nasi. 6… Kawal selia kelajuan motor aruhan dengan menukar voltan dalam litar stator

Julat yang lebih luas sedikit boleh dicapai dengan motor gelincir tinggi. Walau bagaimanapun, dalam kes ini, ciri mekanikal adalah curam (Rajah 7) dan operasi stabil enjin boleh dicapai hanya dengan penggunaan sistem tertutup yang menyediakan penstabilan kelajuan.

Apabila tork statik berubah, sistem kawalan mengekalkan tahap kelajuan tertentu dan peralihan dari satu ciri mekanikal ke ciri mekanikal yang lain berlaku. Akibatnya, operasi diteruskan pada ciri yang ditunjukkan oleh garis putus-putus.

nasi. 7. Ciri-ciri mekanikal apabila melaraskan voltan stator dalam sistem tertutup

Apabila pemacu terlebih beban, motor mencapai ciri had yang sepadan dengan voltan maksimum yang mungkin disediakan oleh penukar, dan apabila beban semakin meningkat, kelajuan akan berkurangan mengikut ciri ini. Pada beban rendah, jika penukar tidak dapat mengurangkan voltan kepada sifar, akan ada peningkatan kelajuan mengikut ciri AC.

Penguat magnet atau penukar thyristor biasanya digunakan sebagai sumber terkawal voltan. Dalam kes menggunakan penukar thyristor (Rajah 8), yang terakhir biasanya berfungsi dalam mod nadi. Dalam kes ini, voltan purata tertentu dikekalkan pada terminal stator motor aruhan, yang diperlukan untuk memastikan kelajuan tertentu.

nasi. 8. Skim kawalan kelajuan impuls motor aruhan

Untuk mengawal voltan pada terminal stator motor nampaknya mungkin untuk menggunakan pengubah atau autotransformer dengan belitan keratan. Walau bagaimanapun, penggunaan blok pengubah berasingan dikaitkan dengan kos yang sangat tinggi dan tidak memberikan kualiti peraturan yang diperlukan, kerana dalam kes ini hanya perubahan voltan secara berperingkat mungkin, dan secara praktikal mustahil untuk memperkenalkan peranti pensui bahagian ke dalam sistem automatik. Autotransformer kadangkala digunakan untuk mengehadkan arus masuk motor berkuasa.

Kawalan kelajuan dengan menukar bahagian belitan stator kepada bilangan pasangan kutub yang berbeza

Terdapat beberapa mekanisme pengeluaran yang semasa proses teknologi mesti berfungsi pada tahap kelajuan yang berbeza, sementara tidak ada keperluan untuk peraturan yang lancar, tetapi sudah cukup untuk mempunyai pemacu dengan perubahan kelajuan yang diskret, mengikut langkah. Mekanisme sedemikian termasuk beberapa mesin kerja logam dan kerja kayu, lif, dsb.

Sebilangan terhad kelajuan putaran tetap boleh dicapai motor sangkar tupai pelbagai kelajuan, di mana belitan stator bertukar kepada bilangan pasangan kutub yang berbeza. Sel tupai motor sel tupai secara automatik membentuk bilangan kutub yang sama dengan bilangan kutub stator.

Dua reka bentuk motor digunakan: dengan berbilang belitan dalam setiap slot stator, dan dengan satu belitan yang bahagiannya ditukar untuk menghasilkan bilangan pasangan kutub yang berbeza.

Motor berbilang kelajuan dengan beberapa belitan stator bebas adalah lebih rendah daripada motor berbilang kelajuan belitan tunggal dari segi teknikal dan ekonomi. Dalam motor berbilang lilitan, belitan stator digunakan secara tidak cekap, pengisian slot stator tidak mencukupi, kecekapan dan kosφ berada di bawah optimum. Oleh itu, pengedaran utama diperoleh daripada motor belitan tunggal berbilang kelajuan dengan pensuisan belitan pada bilangan pasangan tiang yang berbeza.

Apabila menukar bahagian, taburan MDS dalam lubang stator berubah. Akibatnya, kelajuan putaran MDS juga berubah, dan oleh itu fluks magnet. Cara paling mudah ialah menukar pasangan tiang dengan nisbah 1: 2. Dalam kes ini, belitan setiap fasa dibuat dalam bentuk dua bahagian.Menukar arah arus dalam salah satu bahagian membolehkan anda mengurangkan separuh bilangan pasangan tiang.

Pertimbangkan litar lilitan stator motor, bahagiannya ditukar kepada lapan dan empat kutub. Dalam rajah. 9 menunjukkan belitan satu fasa untuk kesederhanaan. Apabila dua bahagian disambung secara bersiri, iaitu, apabila hujung bahagian pertama K1 disambungkan ke permulaan H2 kedua, kita mendapat lapan tiang (Rajah 9, a).

Jika kita menukar arah arus di bahagian kedua ke arah yang bertentangan, maka bilangan kutub yang dibentuk oleh gegelung akan dikurangkan separuh dan akan bersamaan dengan empat (Rajah 9, b). Arah arus di bahagian kedua boleh diubah dengan memindahkan pelompat dari terminal K1, H2 ke terminal K1, K2. Juga, empat kutub boleh diperolehi dengan menyambungkan bahagian secara selari (Rajah 9, c).

nasi. 9. Menukar bahagian belitan stator kepada bilangan pasangan kutub yang berbeza

Ciri-ciri mekanikal motor dua kelajuan dengan belitan stator tersuis ditunjukkan dalam Rajah. sepuluh.

nasi. 10. Ciri-ciri mekanikal motor aruhan apabila menukar belitan stator bilangan pasangan kutub yang berbeza

Apabila beralih daripada skema a ke skema b (Rajah 9), kuasa enjin malar dikekalkan pada kedua-dua tahap kelajuan (Rajah 10, a). Apabila menggunakan pilihan anjakan kedua, enjin boleh menghasilkan tork yang sama. Adalah mungkin untuk menukar bahagian belitan stator, memberikan nisbah kelajuan bukan sahaja 1: 2, tetapi juga yang lain. Selain enjin dua kelajuan, industri ini juga mengeluarkan enjin tiga dan empat kelajuan.

Kawalan kekerapan motor tiga fasa

Seperti berikut daripada di atas, peraturan kelajuan motor aruhan adalah amat sukar. Kawalan kelajuan berubah tak terhingga dalam julat yang luas sambil mengekalkan kekukuhan ciri yang mencukupi hanya boleh dilakukan dengan kawalan separa. Dengan menukar kekerapan arus bekalan dan oleh itu kelajuan putaran medan magnet, adalah mungkin untuk melaraskan kelajuan putaran pemutar motor.

Walau bagaimanapun, untuk mengawal frekuensi dalam pemasangan, penukar frekuensi diperlukan, yang boleh menukar arus frekuensi malar rangkaian bekalan 50 Hz kepada arus frekuensi berubah-ubah dengan lancar dalam julat yang luas.

Pada mulanya, terdapat percubaan untuk menggunakan penukar pada mesin elektrik. Walau bagaimanapun, untuk mendapatkan arus frekuensi berubah-ubah daripada penjana segerak, adalah perlu untuk memutar pemutarnya pada kelajuan berubah-ubah. Dalam kes ini, tugas mengawal kelajuan enjin berjalan diberikan kepada enjin yang memacu penjana segerak dalam putaran.

Penjana pengumpul, yang boleh menjana arus frekuensi berubah-ubah pada kelajuan putaran malar, juga tidak membenarkan menyelesaikan masalah, kerana, pertama, arus frekuensi berubah-ubah diperlukan untuk merangsangnya, dan kedua, seperti semua mesin pengumpul AC , kesukaran besar timbul, memastikan pertukaran biasa pengumpul.

Dalam amalan, kawalan frekuensi mula berkembang dengan kemunculan peranti semikonduktor… Pada masa yang sama, ternyata mungkin untuk mencipta penukar frekuensi untuk mengawal kedua-dua loji kuasa dan motor eksekutif dalam sistem servo dan pemacu servo.

Bersama-sama dengan kerumitan mereka bentuk penukar frekuensi, terdapat juga keperluan untuk mengawal dua kuantiti secara serentak — frekuensi dan voltan. Apabila frekuensi berkurangan untuk mengurangkan kelajuan, keseimbangan voltan EMF dan grid hanya boleh dikekalkan dengan meningkatkan fluks magnet motor. Dalam kes ini, litar magnet akan tepu dan arus stator akan meningkat secara intensif mengikut undang-undang bukan linear. Akibatnya, operasi motor aruhan dalam mod kawalan frekuensi pada voltan malar adalah mustahil.

Dengan mengurangkan kekerapan, untuk memastikan fluks magnet tidak berubah, adalah perlu untuk mengurangkan tahap voltan secara serentak. Oleh itu, dalam kawalan frekuensi, dua saluran kawalan mesti digunakan: frekuensi dan voltan.

nasi. 11. Ciri-ciri mekanikal motor aruhan apabila dibekalkan dengan voltan frekuensi terkawal dan fluks magnet malar

Sistem kawalan frekuensi biasanya dibina sebagai sistem gelung tertutup dan maklumat lanjut mengenainya diberikan di sini: Peraturan frekuensi motor tak segerak