Регулирование скорости асинхронного двигателя переменного тока

Асинхронные двигатели (они же АД) довольно популярны среди современных технических средств из-за простой сборки и надёжности в работе. Многие станки и заводское оборудование сегодня оснащены именно такими электрическими двигателями.

Скорость вращения асинхронного двигателями производится разными способами, иногда механически с нагрузкой на вал, а иногда электрической регулировкой (у которой есть своим плюсы и минусы).

Чаще всего выбирают электрическое управление. Такое управление возможно благодаря силе тока, уровню напряжения в сети и частоте тока, которые влияют на работу электрического двигателя.

Сегодня мы расскажем о самых востребованных способах регулирование вращения асинхронного двигателя.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы "Специалисту по модернизации систем энергогенерации"

Электромеханические и механические характеристики асинхронного двигателя — Регулируемый асинхронный электропривод Скорость вращения асинхронного двигателями производится разными способами, иногда механически с нагрузкой на вал, а иногда электрической регулировкой у которой есть своим плюсы и минусы. Спрашивайте, я на связи!

Механическая Характеристика Асинхронного Двигателя с Фазным Ротором

1. Частотный – при изменении частоты тока в электрической сети изменяется частота вращения электрического двигателя. Для такого способа применяют устройство, которое называется частотный преобразователь;
2. Реостатный – при изменении сопротивления реостата в роторе, изменяется частота вращения. Такой способ увеличивает пусковой момент и критическое скольжение;
3. Импульсный – способ управления, при котором на двигатель подается напряжение специального вида.
4. Переключение обмоток по время работы электрического двигателя со схемы «звезда» на схему «треугольник», что снижает пусковые токи;
5. Управление с изменения пар полюсов для короткозамкнутых роторов;
6. Подключение индуктивного сопротивления для двигателей с фазным ротором.

Асинхронный привод с ротором и регулирование оборотов

1. Регулирование магнитного поля статора, где благодаря изменению числа пар плюсов можно управлять вращением;
2. Регулирование напряжение, благодаря чему происходит изменение скольжения электрического мотора, и появляется возможность управления вращением.

В этом способе регулирование возможно благодаря подключению к асинхронному электрическому двигателю специального аппарата для изменения частот. Делается это с помощью преобразователей. Более наглядно действие процесса можно увидеть на этой формуле:

Для сохранения магнитного потока, который в свою очередь сохраняет перегрузочную способность электрического мотора, нужно в одно время следить за уровнями частоты и напряжения. В виде формулы это выглядит так:

Критический момент не будет изменён. Другие характеристики можно увидеть на картинке ниже, и если Вы не понимаете, что означают эти характеристики, лучше не применять этот способ самостоятельно.

Плюсам способа: мягкость регулировки, возможность менять скорость оборотов, строгая неизменность характеристик и возможность сэкономить.

Минус следующий: нужен частотный преобразователь, из-за которого стоимость всего механизма возрастёт. Кстати, сегодня можно купить устройства на одну и на три фазы менее, чем за 150 долларов. Это хорошая цена за полноценный контроль.

Электромеханические и механические характеристики асинхронного двигателя

Электромеханическая характеристика определяет зависимость между угловой скоростью ротора (О (или скольжением) и током статора /, или током ротора.

Электромеханическую характеристику асинхронного двигателя по току ротора рассчитывают согласно схеме замещения (рис. 1.6) по формуле

В режиме идеального холостого хода через обмотку статора протекает только ток намагничивания который создаёт магнитный поток в статоре, поэтому ток статора определяется как геометрическая сумма приведённого тока ротора и намагничивающего тока

Механической характеристикой асинхронного двигателя принято называть зависимость электромагнитного момента мот скольжения, то естьм = /(.?) или со=f(M)

Скольжение, при котором момент двигателя будет максимальным, называется критическим и определяется выражением

Знак (плюс) соответствует двигательному режиму, а знак (минус) — генераторному режиму с отдачей энергии в сеть. Если подставить в уравнение (1.10) значение то получим выражение критического момента

Из формулы (1.12) следует, что М_к в генераторном режиме будет отрицательным и по абсолютному значению в 1,5. 3 раза больше критического момента в двигательном режиме.

Разделив уравнение (1.10) на уравнение (1.12), после соответствующих преобразований получим уравнение механической характеристики, применяемое для двигателей малой мощности (уточненная формула Клосса)

Для двигателей средней и большой мощности, полагая Д|=0, механическую характеристику строят по упрощенной формуле Клосса, позволяющей использовать лишь паспортные данные двигателя

Критическое скольжение можно найти по формуле

где Л — перегрузочная способность двигателя, Л = М_к / М_н .

Расчет механических и электромеханических характеристик можно проводить в следующем порядке:

• 1. На основании паспортных данных двигателя определяют его номинальный М„ и критический М_к моменты, а далее рассчитывают механическую характеристику по формуле (1.13) для двигателей мощностью до 100 кВт и формуле (1.14) для двигателей средней и большой мощности.
• 2. Естественная электромеханическая характеристика, определяющая зависимость между скоростью вращения ротора со и током ротора /[, рассчитывается по формуле (1.8), а током статора /, по формуле профессора В.А. Шубенко

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы "Специалисту по модернизации систем энергогенерации"

Механическая характеристика асинхронного двигателя — Асинхронный двигатель где Ф m — максимальное значение основного магнитного потока, сцепленного со статорной и роторной обмотками; W 1 и W 2 — числа витков статорной и роторной обмоток; f 1 — частота напряжения в сети; K 01 и K 02 — обмоточные коэффициенты статорной и роторной обмоток. Спрашивайте, я на связи!

Асинхронный электродвигатель — устройство, принцип работы, виды асинхронных двигателей

• — номинальный момент двигателя, Нм.
• 3. Для асинхронных двигателей при наличии неполных каталожных данных параметры двигателя определяют приближенно /3/. При этом для машин малой мощности принимают а = 1. Сначала находят критическое скольжение, полагая s = s_H, затем вычисляют критический момент М_к = Л ? М_и , где Л =т_к— отношение критического момента к номинальному моменту.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей.
Реверсирование асинхронного двигателя

Из формулы (12.11) видно, что частоту вращения асинхронного двигателя можно менять тремя способами:

1. изменением частоты питающего напряжения;
2. изменением числа полюсов двигателя. Для этого в пазы статора закладывают обмотку, которую можно переключать на различное число полюсов;
3. изменением скольжения. Этот способ можно применить в асинхронных двигателях с фазным ротором. Для этого в цепь ротора включают регулировочный реостат. Увеличение активного сопротивления цепи ротора приводит к увеличению скольжения от S_a к S_г (см. рис. 12.5), а, следовательно, и к уменьшению частоты вращения двигателя.

Мнение эксперта

It-Technology, Cпециалист по электроэнергетике и электронике

Задавайте вопросы "Специалисту по модернизации систем энергогенерации"

АД с фазным ротором: принцип работы, устройство и сферы применения асинхронного двигателя Именно это поле непосредственно соприкасается с электромагнитным полем самой подвижной части, именуемой ротором, тем самым происходит полноценное вращение ротора. Спрашивайте, я на связи!

Двигатель с фазным ротором принцип работы — Всё об электрике в доме

1. величина максимального вращающего момента не зависит от активного сопротивления цепи ротора;
2. с увеличением активного сопротивления цепи ротора максимальный вращающий момент, не изменяясь по величине, смещается в область больших скольжений (см. кривая 1 рис. 12,5);
3. вращающий момент пропорционален квадрату напряжения сети.

Однофазные асинхронные двигатели

Скольжение двигателя относительно обратновращающегося магнитного поля

Рассматривая результирующую характеристику, можно сделать следующие выводы:

1. Однофазный двигатель не имеет пускового момента. Он будет вращаться в ту сторону, в которую раскручен внешней силой.
2. Из-за тормозного действия обратновращающегося поля характеристики однофазного двигателя хуже, чем трехфазного.

Для создания пускового момента однофазные двигатели снабжают пусковой обмоткой, пространственно смещенной относительно основной, рабочей обмотки на 90 o . Пусковая обмотка подключается к сети через фазосдвигающие элементы: конденсатор или активное сопротивление.