Regulace frekvence asynchronního motoru

V současné době se široce používá frekvenční řízení úhlové rychlosti otáčení elektrického pohonu s asynchronním motorem, protože umožňuje v širokém rozsahu plynule měnit rychlost otáčení rotoru jak nad, tak pod jmenovitou hodnotu.

Frekvenční měniče jsou moderní, high-tech zařízení s širokým rozsahem nastavení, která mají rozsáhlou sadu funkcí pro řízení asynchronních motorů. Nejvyšší kvalita a spolehlivost umožňuje jejich použití v různých průmyslových odvětvích k ovládání pohonů čerpadel, ventilátorů, dopravníků atd.

Frekvenční měniče pro napájecí napětí se dělí na jednofázové a třífázové, ale podle konstrukce na točivé a statické elektrické stroje. U měničů elektrických strojů se proměnná frekvence získává použitím konvenčních nebo speciálních elektrických strojů. PROTI statické frekvenční měniče změny frekvence napájecího proudu je dosaženo použitím elektrických prvků, které nemají žádný pohyb.

Obvod frekvenčního měniče indukčního motoru

Výstupní signál frekvenčního měniče

Frekvenční měniče pro jednofázové sítě mohou zajistit elektrický pohon pro výrobní zařízení o výkonu až 7,5 kW. Charakteristickým rysem konstrukce moderních jednofázových měničů je, že na vstupu je jedna fáze s napětím 220V a na výstupu jsou tři fáze se stejnou hodnotou napětí, což umožňuje připojení třífázových elektromotorů k zařízení bez použití kondenzátorů.

Frekvenční měniče napájené třífázovou sítí 380V jsou dostupné ve výkonovém rozsahu od 0,75 do 630 kW. V závislosti na hodnotě výkonu jsou zařízení vyráběna v polymerových kombinovaných a kovových pouzdrech.

Nejoblíbenější řídicí strategií pro indukční motory je vektorové řízení. V současné době většina frekvenčních měničů implementuje vektorové řízení nebo dokonce bezsenzorové vektorové řízení (tento trend se vyskytuje u frekvenčních měničů, které původně implementují skalární řízení a nemají svorky pro připojení snímače rychlosti).

V závislosti na typu výstupní zátěže se frekvenční měniče dělí podle typu provedení:

• pro pohony čerpadel a ventilátorů;

• pro obecný průmyslový elektrický pohon;

• pracuje jako součást elektromotorů pracujících s přetížením.

Mechanické charakteristiky typických zatížení

Moderní frekvenční měniče mají rozmanitou sadu funkčních charakteristik, například mají manuální a automatické řízení rychlosti a směru otáčení motoru, stejně jako vestavěný potenciometr na ovládacím panelu.Nadaný s možností nastavení výstupního frekvenčního rozsahu od 0 do 800 Hz.

Měniče jsou schopny automaticky řídit asynchronní motor podle signálů z periferních snímačů a pohánět elektrický pohon podle daného časovacího algoritmu. Podpora funkcí automatické obnovy v případě krátkodobého výpadku napájení. Provádějte přechodné ovládání ze vzdálené konzoly a chraňte elektromotory před přetížením.

Vztah mezi úhlovou rychlostí otáčení a frekvencí napájecího proudu vyplývá z rov

ωo = 2πe1/ p

Při konstantním napájecím napětí U1 a změně frekvence se mění magnetický tok indukčního motoru. Zároveň je pro lepší využití magnetického systému s poklesem napájecí frekvence nutné úměrně snižovat napětí, jinak se výrazně zvýší magnetizační proud a ztráty v oceli.

Stejně tak s rostoucím napájecím kmitočtem se musí úměrně zvyšovat napětí, aby byl magnetický tok konstantní, protože jinak (při konstantním točivém momentu hřídele) to způsobí zvýšení proudu rotoru, přetížení jeho vinutí proudem a snížení maximálního točivého momentu.

Racionální zákon regulace napětí závisí na povaze momentu odporu.

Při konstantním okamžiku statického zatížení (Ms = konst) je třeba regulovat napětí úměrně jeho frekvenci U1 / f1 = konst. Pro charakter zatížení ventilátoru má poměr tvar U1 / f21 = konst.

Se zátěžným momentem nepřímo úměrným otáčkám U1 /√f1 = konst.

Níže uvedené obrázky ukazují zjednodušené schéma zapojení a mechanické charakteristiky indukčního motoru s frekvenčním řízením úhlové rychlosti.

Schéma připojení frekvenčního měniče k asynchronnímu motoru

Charakteristiky pro zatížení s konstantním statickým momentem odporu

NSfunkce pro nabíjení ventilátoru

Charakteristiky při statickém zatížení moment nepřímo úměrný úhlové rychlosti otáčení

Frekvenční regulace otáček asynchronního motoru umožňuje měnit úhlovou rychlost otáčení v rozsahu — 20 … 30 až 1. Regulace otáček asynchronního motoru směrem dolů od hlavního se provádí prakticky na nulu.

Při změně frekvence napájecí sítě závisí horní hranice otáček asynchronního motoru na jeho mechanických vlastnostech, zejména proto, že při frekvencích nad nominální asynchronní motor pracuje s lepšími energetickými charakteristikami než při nižších frekvencích. Pokud je tedy v pohonném systému použita převodovka, musí být toto frekvenční řízení motoru prováděno nejen dolů, ale i nahoru od jmenovitého bodu, až do maximálních přípustných otáček za podmínek mechanické pevnosti motoru. rotor.

Když se otáčky motoru zvýší nad hodnotu uvedenou v jeho pasu, frekvence zdroje energie by neměla překročit jmenovitou hodnotu nejvýše 1,5 - 2krát.

Frekvenční metoda je nejslibnější pro regulaci indukčního motoru s rotorem nakrátko. Výkonové ztráty při takové regulaci jsou malé, protože nejsou doprovázeny nárůstem uklouznutí… Výsledné mechanické vlastnosti jsou vysoce tuhé.