Regulace otáček indukčního motoru

Nejběžnější jsou následující způsoby řízení otáček asynchronního motoru: změna přídavného odporu obvodu rotoru, změna napětí přiváděného do vinutí statoru, změna frekvence napájecího napětí, jakož i jako přepínání počtu pólů.

Regulace otáček indukčního motoru zaváděním rezistorů do obvodu rotoru

Úvod rezistory v obvodu rotoru vede ke zvýšení ztrát výkonu a snížení rychlosti rotoru motoru v důsledku zvýšení skluzu, protože n = nО (1 — s).

Obr. 1 vyplývá, že jak se odpor v obvodu rotoru zvyšuje při stejném kroutícím momentu, otáčky motoru klesají.

Tvrdost mechanické vlastnosti výrazně klesá s klesající rychlostí otáčení, což omezuje regulační rozsah na (2 — 3): 1. Nevýhodou této metody jsou značné energetické ztráty, které jsou úměrné skluzu. Taková úprava je možná pouze pro rotorový motor. 

Regulace rychlosti otáčení indukčního motoru změnou napětí statoru

Změna napětí aplikovaného na vinutí statoru asynchronního motoru umožňuje nastavit rychlost pomocí relativně jednoduchých technických prostředků a schémat ovládání. K tomu je mezi střídavou síť se standardním napětím U1nom a stator elektromotoru zapojen regulátor napětí.

Při nastavování rychlosti asynchronní motor změnou napětí přivedeného na vinutí statoru se kritický moment Mcr asynchronního motoru mění úměrně druhé mocnině napětí přivedeného na motor Uret (obr. 3) a skluz od Ureg nezávisí.

Rýže. 1. Mechanická charakteristika asynchronního motoru s vinutým rotorem při různých odporech rezistorů obsažených v obvodu rotoru

Rýže. 2. Schéma regulace otáček indukčního motoru změnou napětí statoru

Rýže. 3. Mechanická charakteristika asynchronního motoru při změně napětí přivedeného na vinutí statoru

Pokud je moment odporu hnaného stroje větší rozběhový moment elektromotoru (Ms> Mstart), pak se motor nebude otáčet, proto je nutné jej spustit na jmenovité napětí Unom nebo na volnoběh.

Je tak možné regulovat rychlost otáčení indukčních motorů s kotvou nakrátko pouze s ventilátorovou zátěží. Kromě toho musí být použity speciální motory s vysokým skluzem. Rozsah ovládání je malý, do nkr.

Pro změnu napětí použijte třífázové autotransformátory a tyristorové regulátory napětí.

Rýže. 4.Schéma tyristorového regulátoru napětí regulačního systému otáček - indukční motor (TRN - IM)

Řízení s uzavřenou smyčkou asynchronního motoru vyrobeného podle schématu regulátoru napětí tyristoru — elektromotor umožňuje nastavit rychlost asynchronního motoru se zvýšeným skluzem (takové motory se používají ve ventilačních jednotkách).

Regulace rychlosti otáčení asynchronního motoru změnou frekvence napájecího napětí

Protože frekvence otáčení magnetického pole statoru č = 60e/p, lze nastavení rychlosti otáčení indukčního motoru provést změnou frekvence napájecího napětí.

Princip frekvenční metody regulace otáček asynchronního motoru spočívá v tom, že změnou frekvence napájecího napětí lze v souladu s výrazem s konstantním počtem pólových párů p měnit úhlovou rychlost o. magnetické pole statoru.

Tato metoda poskytuje plynulou regulaci rychlosti v širokém rozsahu a mechanické vlastnosti mají vysokou tuhost.

Pro dosažení vysokého energetického výkonu asynchronních motorů (výkonové koeficienty, účinnost, přetížitelnost) je nutné měnit napájecí napětí současně s frekvencí. Zákon změny napětí závisí na charakteru zatěžovacího momentu Ms. Při konstantním momentovém zatížení musí být napětí statoru řízeno úměrně frekvenci.

Schematický diagram frekvenčního elektrického pohonu je znázorněn na Obr. 5 a mechanické charakteristiky frekvenčně laděného IM jsou uvedeny na Obr. 6.

Rýže. 5.Schéma frekvenčního měniče

Rýže. 6. Mechanické vlastnosti asynchronního motoru s frekvenční regulací

S klesající frekvencí f kritický moment v oblasti nízkých otáček mírně klesá. To je způsobeno zvýšením vlivu aktivního odporu vinutí statoru při současném poklesu frekvence a napětí.

Frekvenční regulace otáček asynchronního motoru umožňuje měnit otáčky v rozsahu (20 — 30): 1. Frekvenční metoda je nejslibnější pro regulaci asynchronního motoru s rotorem v kleci nakrátko. Výkonové ztráty u tohoto uspořádání jsou malé, protože ztráty skluzem jsou minimální.

Nejmodernější frekvenční měniče postavené podle schématu dvojité konverze. Skládají se z těchto hlavních částí: stejnosměrný meziobvod (neřízený usměrňovač), pulzní výkonový střídač a řídicí systém.

Meziobvod se skládá z neřízeného usměrňovače a filtru. Střídavé napětí napájecí sítě se převádí na stejnosměrné napětí.

Výkonový třífázový pulzní střídač obsahuje šest tranzistorových spínačů. Každé vinutí motoru je připojeno přes příslušný spínač ke kladným a záporným svorkám usměrňovače. Měnič převádí usměrněné napětí na třífázové střídavé napětí o požadované frekvenci a amplitudě, které je přivedeno na vinutí statoru elektromotoru.

V koncových stupních měniče se jako spínače používají výkonové spínače. IGBT tranzistory… Ve srovnání s tyristory mají vyšší spínací frekvenci, což jim umožňuje vytvářet sinusový výstupní signál s minimálním zkreslením.Regulace výstupní frekvence Výstupní a výstupní napětí jsou realizována vysokofrekvenčně pulzní šířková modulace.

Řízení rychlosti spínání indukčního motoru Pólový pár

Stupňovitou regulaci rychlosti lze provádět pomocí speciálních vícerychlostní indukční motory s veverkovou klecí. 

Z výrazu no = 60e/ p vyplývá, že při změně počtu pólových párů p se pro magnetické pole statoru získají mechanické charakteristiky s různými rychlostmi otáčení. Protože hodnota p je určena celými čísly, je přechod z jedné charakteristiky do druhé v procesu úpravy postupný.

Existují dva způsoby, jak změnit počet párů pólů. V prvním případě jsou ve štěrbinách statoru umístěna dvě vinutí s různým počtem pólů. Při změně rychlosti je jedno z vinutí připojeno k síti.V druhém případě se vinutí každé fáze skládá ze dvou částí, které jsou zapojeny paralelně nebo sériově. V tomto případě se počet pólových párů změní dvakrát.

Rýže. 7. Schémata spínání vinutí asynchronního motoru: a — z jednoduché hvězdy na dvojitou hvězdu; b — od trojúhelníku k dvojité hvězdě

Řízení rychlosti změnou počtu párů pólů je ekonomické a mechanické vlastnosti zachovávají tuhost. Nevýhodou tohoto způsobu je stupňovitost změny rychlosti indukčního motoru s rotorem nakrátko. Dvourychlostní motory jsou k dispozici s 4/2, 8/4, 12/6 póly. 12/8/6/4 pólový čtyřrychlostní elektromotor má dvě spínací vinutí.

Použité materiály z knihy Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Elektrická zařízení zemědělských podniků.