Регулирование скорости асинхронного двигателя

Регулирование скорости асинхронного двигателя

Долгое время в промышленности использовались нерегулируемые электроприводы на базе АД, но, в последнее время возникла надобность в регулировании скорости асинхронных двигателей.

Частота вращения ротора равна

При этом, синхронная частота вращения зависит от частоты напряжения и числа пар полюсов

Исходя из этого, можно сделать вывод, что регулировать скорость АД можно с помощью изменения скольжения, частоты и числа пар полюсов.

Рассмотрим основные способы регулировки.

ПРЯМОЙ ПУСК АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Как уже было сказано выше, прямое включение обмотки асинхронного двигателя может применяться только при низкой мощности. В этом случае пусковой ток превышает номинальный в 5-7 раз, что не является проблемой для коммутационного оборудования и электропроводки.

Включение в сеть нового электродвигателя может вызвать настолько сильную просадку напряжения, что уже работающие двигатели остановятся, а новому мотору не хватит пускового момента, чтобы стронуться с места.

Пусковой ток асинхронного двигателя достигает максимального значения в момент включения и плавно снижается до номинального по мере раскрутки ротора.

Следовательно, для уменьшения времени перегрузки сети асинхронный двигатель должен включаться с минимальной нагрузкой, если это возможно.

Мощные токарные станки, гильотины для рубки металла не имеют фрикционных муфт, и все их вращающиеся механизмы раскручиваются в момент включения электродвигателя.

В этом случае длительные просадки напряжения приходится прямо закладывать в проектируемое для них электроснабжение.

Принцип работы асинхронного электродвигателя

Иногда можно встретить определение асинхронного двигателя как коллекторного либо индукционного. Это объясняется тем, что посредством вращающегося поля статора индуцируется ток в обмотке.

В основу принципа работы асинхронного электродвигателя положено вращение магнитного поля. То есть электродвигатель приводится в движение вследствии взаимодействия магнитных полей ротора и статора.

Синхронной скоростью двигателя называют скорость вращения магнитного поля статора, а скорость вращения ротора асинхронной, потому как она отличается от скорости вращения магнитного поля статора на 2-3%, когда двигатель вращается в холостую, и примерно на 5-8% при нагрузке. Это отставание обусловлено тем, что при совпадении скорости магнитного поля статора и скорости ротора в обмотках ротора перестала бы наводиться ЭДС и вращающий момент не появится. Разность между скоростями поля статора и ротора называют скольжением.

Рассмотрим принцип работы на примере 3х-фазного двигателя с тремя обмотками, установленными под углом 120 градусов, как показано на рисунке справа. Переменный ток проходит по обмоткам статора, создавая магнитное поле в каждой из катушек. Вращающееся магнитное поле статора наводит ЭДС в обмотках ротора. ЭДС в замкнутых проводниках создает ток, который при взаимодействии с магнитным полем приводит к вращению ротора. Скольжение с разгоном двигателя уменьшается, стремясь к 2-3% в холостом режиме.

ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИЕ СИЛЫ ОБМОТОК СТАТОРА И РОТОРА

Если ротор неподвижен, то в обмотках статора и ротора, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора, наводятся э. д. с:

Отличие только в том, что коэффициентами Ʀ₁ и Ʀ₂ приходится учитывать особенности обмоток, распределенных по цилиндрической поверхности статора и ротора. При вращении ротора его э. д. с. все время меняется, так как f₂ = f₁s. Тогда э. д. с. вращающегося ротора

Эту э. д. с. принято выражать через э. д. с. неподвижного ротора

Следовательно, э. д. с. ротора сильно меняется в процессе работы двигателя. При s = 1, E_2s = Е₂, а при s = 0, E ₂ s = 0.

Физический принцип работы электродвигателя переменного тока

Тут логика работы строится немного иначе. Обмотка у нас находится на статоре. А вот ротор представляет собой сердечник со специальной замкнутой рамкой или постоянными магнитами. Так проще обыграть постоянную смену направления тока.

Если двигатель переменного тока однофазный (или, правильнее сказать, может работать в нашей электрической цепи на 220 В) , то в обмотке статора при прохождении тока создается пульсирующее магнитное поле. Это поле раскладывается на два поля, имеющих равные амплитуды и вращающиеся в противоположные стороны с одинаковой частотой. Для разложения мы просто делаем замкнутый контур и получаем, что по одной части контура ток идёт в одну сторону, а по другой — в противоположную. Вот вам и момент, который крутанет рамку с током. А точнее — ротор определенной конструкции. Дальше обмотку статора «разносят» на 180 градусов и получают рабочую схему.

Поскольку полярность тока на статоре постоянно меняется, получается что генерируемое магнитное поле тоже меняет направление и регулярно, в соответствии с фазой колебания, «даёт пинок» нашему якорю. Этот процесс и порождает непрерывное равномерное движение ротора. Но есть тут один прикол!

Если двигатель однофазный, то прежде, чем он начнет работать, его ротор нужно крутануть. Или же магнитное поле так и будет пульсировать, а ротор так и будет стоять. Для этого обычно используется дополнительная обмотка или прочие ухищрения. Для создания вращающегося магнитного поля необходимо, чтобы магнитный поток через пусковую обмотку был сдвинут по фазе относительно рабочей. Но про это как-нибудь в другой раз.

Отметим, что этого недуга лишены трехфазные двигатели переменного тока. Там всё тоже самое, но поскольку у нас есть три разных фазы с разными точками максимальных значений относительно времени, в статоре создается вращающееся магнитное поле.

Оно начинает бегать по кругу, а заодно пинает ротор. Этот процесс и порождает непрерывное равномерное движение ротора. Тут уже не нужно никакое возбуждение, потому что ротор будет регулярно пинаться по кругу, как карусель, раскручиваемый детьми.

Это интересно

Выбор портативного генератора

При выборе портативного генератора необходимо учитывать, для каких целей и в каких условиях он будет использоваться. Будет ли установка функционировать в качестве постоянного или резервного источника электроэнергии, с какой периодичностью, при каких условиях внешней среды – исходя из всего это, и делается выбор.

По назначению генераторы могут быть профессиональными и бытовыми.

Первые имеют мощность выше 4 кВт, некоторые модели могут достигать мощности 30 кВт. Профессиональные электростанции рассчитаны на непрерывную работу до 10 часов. Такие установки могут снабжать электричеством жилые и коммерческие объекты, использоваться в промышленных целях, для нужд КСК, аварийных служб и пр.

Бытовые генераторы применяются в качестве резервного источника электроснабжения. Как правило, их мощность не превышает 4 кВт, хотя некоторые модели могут иметь и большую мощность. Они компактны и применяются для электроснабжения небольшого количества потребителей.

Тип двигателя

В зависимости от типа используемого топлива, генераторы могут быть дизельные, бензиновые и газовые.

Дизельные установки способны выдавать высокую мощность и обладают повышенным моторесурсом. Они экономичнее бензиновых аналогов, менее шумные, но и стоят дороже.

В бензиновых генераторах, в свою очередь, может быть установлен двух- или четырехтактный двигатель. В первом случае в качестве топлива необходимо готовить специальную смесь из бензина и машинного масла. Такие генераторы компактны, имеют небольшой вес и используются в основном для бытовых целей. Четырехтактные двигатели устанавливаются на более мощные электростанции, рассчитаные на продолжительную работу.

Газовые генераторы самые экономичные и экологичные, а также долговечные. Между тем для их работы необходимо подключение к газовой магистрали.

Тип генератора

Генераторы могут быть синхронного либо асинхронного типа. В первом случае они способны выдерживать пиковые кратковременные перегрузки. Такие реактивные нагрузки характерны для силовых потребителей, работающих от электродвигателя. Асинхронные генераторы чувствительны к перегрузкам, но менее прихотливы.

Фазность

Портативные генераторы могут быть одно- и трехфазными. Однофазные установки могут обеспечивать питанием только однофазные потребители, к которым относятся практически все бытовые приборы. Для обеспечения работы трехфазного оборудования необходим трехфазный генератор. К трехфазной машине можно подключить и однофазные приборы, но при этом стоит учитывать, что нагрузка на каждую фазу не должна превышать 30 % от общей мощности генератора и распределяться равномерно.

Выбор генератора по мощности

При выборе генератора необходимо обязательно учитывать суммарную мощность всех подключаемых приборов с учетом коэффициентов пусковых токов. Рекомендуется приобретать электростанцию с 20-30 % запасом мощности, так как в последующем возможно подключение дополнительных потребителей.

Система запуска

Самый простой, а значит и надежный способ пуска установки – ручной, это бюджетный вариант. Более дорогие установки имеют систему электрозапуска от ключа или пульта дистанционного управления. Есть генераторы с комбинированной системой пуска. Некоторые модели запускаются автоматически при отключении основного питания, что удобно при аварийном снабжении.

Если вы не нашли подходящий товар в наличии, мы привезем его под заказ в кратчайшие сроки!