Контроллер двигателя асинхронного: Контроллеры асинхронных двигателей 220 В купить в Москве, Санкт-Петербурге с доставкой по России в компании ПРИВОДНЫЕ РЕШЕНИЯ

Содержание

асинхронный двигатель переменного тока контроллер

О продукте и поставщиках:
Ознакомьтесь с полным ассортиментом мощных, надежных и эффективных. асинхронный двигатель переменного тока контроллер на Alibaba.com для обслуживания различных электрических приборов и двигателей электромобилей. Эти новаторские и продвинутые. асинхронный двигатель переменного тока контроллер - это ультрасовременные продукты, которые действуют как великолепные блоки управления приборами и имеют прочную конструкцию. Файл. асинхронный двигатель переменного тока контроллер, предлагаемые для продажи на сайте, имеют компактные размеры и содержат все необходимые стандартные функции. Эти продукты предлагаются на сайте ведущими поставщиками и оптовиками по конкурентоспособным ценам и доступным ценам. 

Профессионал. асинхронный двигатель переменного тока контроллер выставленные на продажу на сайте товары и аксессуары отличаются не только высоким качеством, чтобы прослужить долгое время, но и надежными с точки зрения производительности и устойчивости. Они энергоэффективны и могут грамотно управлять электроприборами в соответствии с вашими требованиями. Эти.

асинхронный двигатель переменного тока контроллер обладают высокой масштабируемостью и могут быть полностью настроены в соответствии с требованиями заказчика. Эти. асинхронный двигатель переменного тока контроллер устойчивы к температуре и могут поставляться с различными наборами напряжений, начиная с 12 В.

На Alibaba.com вы можете выбирать между несколькими разновидностями. асинхронный двигатель переменного тока контроллер разных размеров, форм, цветов, функций и возможностей в зависимости от ваших требований. Эти. асинхронный двигатель переменного тока контроллер идеально подходят для электромобилей и оснащены такими функциями, как нулевой джиттер, защита от кражи, жесткий и плавный запуск и многое другое. Вы можете использовать их. асинхронный двигатель переменного тока контроллер для применения как в коммерческих, так и в промышленных целях благодаря превосходным двигателям постоянного тока и синусоидальным технологиям.

Купите эти продукты на Alibaba.com, ознакомившись с широким спектром. асинхронный двигатель переменного тока контроллер, который также соответствует вашему бюджету и требованиям. Эти сертифицированные ISO, SGS и CE продукты доступны как OEM, так и ODM для оптовых закупок. Вы также можете найти эти продукты, совместимые с солнечными приборами или приборами.

Контроллеры ЭнерджиСейвер — альтернатива частотно-регулируемым приводам


Назовите код «КП-5» и получите скидку 5% на оборудование производства компании «Эффективные Системы».

Выбрать оборудование…



Контроллеры-оптимизаторы идеально подходят для обеспечения энергосбережения и отладки плавного пуска оборудования.

Посмотреть модельный ряд…



На сегодняшний день контроллеры-оптимизаторы повсеместно применяются для повышения КПД асинхронных двигателей.

Посмотреть прайс-лист…


Устройство плавного пуска позволяет решить проблему «просадок» напряжения, снизить вероятность перегрева и повысить срок службы электродвигателей.

Посмотреть варианты…


Частотный преобразователь в комплекте с асинхронным электродвигателем поможет значительно сократить расходы на потребление электроэнергии.

Перейти в каталог…


Электродвигатели обеспечивают преобразование электрической энергии в механическую и приводят в движение рабочий элемент технологического механизма. По принципу действия электрические машины подразделяются на синхронные, в которых частота вращения магнитного поля равна частоте вращения ротора, и асинхронные, в которых первый показатель превосходит второй. Для управления асинхронными электроприводами и оптимизации их работы используются частотные преобразователи, устройства плавного пуска, а также более современные и эффективные контроллеры-оптимизаторы, о которых мы поговорим ниже.


Методы управления электроприводом

В настоящее время около 90% промышленных электроприводов в мире работают на базе асинхронных двигателей. Последние отличаются простотой изготовления, высокой надежностью, низкой стоимостью и минимальными эксплуатационными затратами.

На заметку
Асинхронная электрическая машина состоит из ротора (вращающейся части) и статора (неподвижной части). Эти элементы разделены воздушным зазором. Активными частями механизма являются сердечник и обмотки, а остальные элементы выполняют конструктивные функции.

Однако у асинхронных двигателей есть и ряд недостатков, в частности:

  1. Высокий пусковой ток, который приводит к износу изоляции обмоток, повреждению контактов и повышенной нагрузке на питающую сеть. Вследствие последнего необходимо обеспечивать повышенную номинальную мощность электросетей, что требует значительных денежных затрат.
  2. Невозможность согласования механического момента на валу привода с механической нагрузкой в момент пуска и в процессе работы, что приводит к сокращению срока службы двигателя.
  3. Создание электромагнитных помех в момент запуска.
  4. Сложность точной регулировки скорости работы машины.
  5. Ограничение максимальной скорости двигателя частотой сети.
  6. Иногда низкий коэффициент загрузки в циклическом режиме, в результате чего электрический привод большую часть времени работает в режиме холостого хода. Следствием этого является нерациональный расход электроэнергии.

Для устранения этих недостатков в работе электрической машины были разработаны специальные электронные устройства.

Модернизация электропривода частотным преобразователем

Одним из способов решения проблемы является управление электроприводом на основе преобразователя однофазного или трехфазного электрического тока с частотой 50 Гц в ток с переменной частотой и необходимой амплитудой.

Модернизация электропривода частотным преобразователем позволяет уменьшить расход энергоресурсов, обеспечивает необходимый пусковой момент, плавный запуск двигателя, стабилизацию скорости вращения механизма при изменении нагрузки и высокую точность регулирования. Использование частотного преобразователя позволяет повысить ресурс оборудования. Но есть у такой системы управления электроприводом и недостатки, например, высокая стоимость и создание электромагнитных помех. Кроме того, частотное регулирование далеко не всегда применимо в условиях конкретных технологических процессов.

Применение устройств плавного пуска

Для того чтобы сделать запуск и разгон двигателя плавными, используются устройства плавного пуска (УПП). Последние также позволяют уменьшить пусковой ток и снизить механическую нагрузку на привод в момент его запуска. Главное достоинство подобного устройства — ограничение скорости повышения пускового тока до необходимого значения в течение заданного отрезка времени.

Использование устройства плавного пуска, как и преобразователя частоты, предусматривает применение дополнительного оборудования, в частности, автоматических выключателей, выбранных по типу и номиналу с учетом рекомендаций производителя.

Обычные УПП могут применяться только для управления электроприводом с небольшой нагрузкой на валу, так как уменьшение начального напряжения влечет за собой снижение пускового момента. В отсутствие мониторинга нагрузки это нередко приводит к тому, что механический момент, развитый электродвигателем, может оказаться меньше тормозящего момента нагрузки. Запуск электродвигателя в этом случае не произойдет.

Применение контроллера-оптимизатора «ЭнерджиСейвер»

Максимальное энергосбережение при эксплуатации приводов, не нуждающихся в изменении числа оборотов двигателя, обеспечивает контроллер «ЭнерджиСейвер» (устройство плавного пуска с функцией энергосбережения (коррекции коэффициента мощности)). Это оборудование представляет собой регулятор напряжения питания электродвигателя, обеспечивающий полный контроль двигателя при его запуске и работе. Кроме того, контроллер-оптимизатор защищает привод от повышенного и пониженного напряжения, перегрузки, обрыва фаз или нарушения их чередования.

Контроллеры «ЭнерджиСейвер» оснащены следящими цепями, благодаря которым они регистрируют изменения нагрузки в каждый конкретный момент времени. Это позволяет контроллерам осуществлять запуск электроприводов, характеризующихся тяжелыми и очень тяжелыми пусковыми режимами «номинал в номинал», чего не в состоянии обеспечить обычные УПП.

«ЭнерджиСейвер» измеряет фазовый сдвиг между напряжением и током и согласует механический момент, развиваемый электродвигателем, с механическим моментом нагрузки на валу путем повышения или понижения напряжения на клеммах электродвигателя. Это изделие является функционально законченным, а соответственно, не требует подключения дополнительного оборудования. К его основным достоинствам можно отнести и относительно невысокую стоимость.

Принцип работы контроллеров «ЭнерджиСейвер»

Контроллер-оптимизатор асинхронных электрических двигателей «ЭнерджиСейвер» позволяет экономить электроэнергию, которая потребляется двигателем при работе на пониженных нагрузках. Данное оборудование используется в тех случаях, когда отсутствует необходимость в изменении скорости вращения двигателя.

«ЭнерджиСейвер» осуществляет непрерывный контроль нагрузки на валу двигателя, сопоставляет ее с мощностью двигателя и в случае необходимости изменяет напряжение на его контактах. При этом частота вращения привода остается прежней. За счет этого снижаются потери энергии и повышается коэффициент мощности. Уменьшение напряжения обеспечивается путем использования схем встречно-параллельно включенных тиристоров (управляемых диодов), применяемых в устройствах плавного пуска.

При подаче управляющего импульса тиристоры открываются, а при переходе тока через ноль закрываются. Напряжение на выходе изменяется пропорционально изменению периода задержки открытия тиристора. При данном способе регулирования напряжения «отбор» мощности из питающей сети прекращается в те периоды, когда полупроводниковые переходы тиристоров закрыты. «ЭнерджиСейвер» является идеальным решением для двигателей, работающих в режиме динамично меняющихся нагрузок, потому что время реакции контроллера на происходящие изменения нагрузки составляет не более сотой доли секунды.

Возможности и ограничения применения систем автоматизированного управления электроприводами

Достоинства и недостатки, имеющиеся у контроллеров «ЭнерджиСейвер», определяются принципом их работы. К основным преимуществам контроллеров-оптимизаторов можно отнести:

  1. Высокую скорость реагирования на изменения напряжения, подаваемого на двигатель (что обеспечивает эффективную работу контроллера даже при быстро меняющихся нагрузках).
  2. Значительное снижение расхода электроэнергии (до 30–40%).
  3. Уменьшение влияния реактивной нагрузки на сеть.
  4. Повышение коэффициента мощности привода.
  5. Увеличение КПД двигателя.
  6. Оптимальное соотношение потребительских свойств изделия и его стоимости.
  7. Снижение затрат на конденсаторные компенсирующие устройства.
  8. Увеличение срока службы оборудования.
  9. Повышение экологичности производства за счет уменьшения нагрева, вибрации и шума.

Единственное ограничение при использовании контроллера «ЭнерджиСейвер» заключается в том, что его невозможно использовать в тех электроприводах, где требуется регулирование скорости вращения ротора электродвигателя.

Сферы применения и варианты исполнения контроллеров

Контроллеры «ЭнерджиСейвер» используются во всех отраслях сельского хозяйства, промышленности и в сфере ЖКХ. В частности, они устанавливаются на вентиляторах, дробилках, мельницах, лебедках, ленточных транспортерах, крутильных машинах, дерево- и металлообрабатывающих станках.

Контроллеры «ЭнерджиСейвер» позволяют решить проблемы, связанные с работой того или иного агрегата. В частности, они обеспечивают плавный разгон центрифуги, устранение перегрузки кронштейнов при запуске мешалки, нейтрализацию ударных волн в трубопроводах при запуске и остановке двигателей насосов, предотвращение разрывов проволоки волочильного станка и др.

Ассортимент контроллеров включает устройства, различающиеся по степени защиты оболочки (IP20, IP54), по климатическому исполнению (УХЛ1, УХЛ4) и по мощности (5,5–400 кВт). Также доступны контроллеры серии VTG для управления вихревыми тепловыми генераторами.

Наиболее современным оборудованием являются контроллеры-оптимизаторы «ЭнерджиСейвер» серии ESM, в которых скорость реакции на изменение нагрузки в 10 000 раз выше (!), а точность управления в 100 раз выше (!), чем в устройствах предыдущих поколений. Также они отличаются интеллектуальной системой автоматической настройки и возможностью программирования прибора с компьютера.

Таким образом, контроллеры «ЭнерджиСейвер» являются отличной альтернативой частотно-регулируемым приводам двигателя в тех случаях, когда скорость вращения электропривода изменять невозможно или не обязательно. Они могут обеспечить экономию электроэнергии и позволяют продлить срок службы оборудования. Широкая область применения контроллеров-оптимизаторов делает их универсальным решением для многих областей народного хозяйства.

Асинхронный двигатель: пуск, резервирование, управление — Энергетика и промышленность России — № 01-02 (141-142) январь 2010 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 01-02 (141-142) январь 2010 года

В промышленных системах существует категория потребителей, которые требуют непрерывного и качественного электроснабжения независимо от присутствия и качества напряжения в электрической сети.

Построение систем гарантированного электроснабжения

Для этого применяются системы, построенные на основе электронных преобразователей напряжения и аккумуляторной батареи, обозначаемые UPS (Uninterruptible Power System). Стандартный UPS, выполненный по технологии Online, обеспечивает бесперебойное питание потребителей переменным напряжением стабильной амплитуды и частоты, не зависящим от качества напряжения в электрической сети.

Стандартные UPS применяют для питания большинства потребителей, таких, как: компьютерные системы, аварийные источники освещения, устройства телекоммуникации, контроллеры КИПиА, контроллеры АСУ ТП и т. д. Однако существуют категории потребителей, требующих индивидуального подхода в решении вопроса гарантированного электроснабжения. Стандартные UPS допускают кратковременную перегрузку на выходе максимум до трех номинальных значений выходного тока. В частности, для запуска асинхронных двигателей, подключенных в качестве потребителей, такой перегрузочной способности стандартного UPS недостаточно, т. к. пусковые токи двигателей могут шестикратно превышать номинальный ток. Дополнительный фактор, что ток питания двигателя, получаемый от перегруженного UPS, не обладает синусоидальной формой, что может привести к нарушениям во время запуска, а также к полному отсутствию запуска. Проблему можно решить увеличением номинальной мощности UPS, но это приводит к удорожанию всей системы. Фирма APS Energia предлагает техническое решение для данной категории потребителей.

FAT – система гарантированного электроснабжения асинхронных электродвигателей

В промышленных системах различных отраслей в качестве одной из составляющих применяются приводные системы, которые должны бесперебойно вращаться электродвигателями, либо необходим старт двигателя в момент исчезновения напряжения в электрической сети. В качестве примера подобных приводных систем можно рассматривать:
• маслонасосы смазки подшипников турбогенераторов;
• механизмы турбогенераторов, поддерживающие вращения ротора после прекращения подачи пара в турбину;
• вентиляторы подачи выхлопных газов к дымоходам;
• мазутные насосы;
• циркуляционные насосы, водяные насосы, пополняющие котлы и т. п.

Одним из вариантов решения проблемы гарантированного электроснабжения вышеупомянутых приводных систем является использование двигателей постоянного тока с электронными регуляторами и резервным питанием от аккумуляторных батарей. К сожалению, существующие недостатки двигателей постоянного тока исключают повсеместное применение этих систем. К этим недостаткам относятся:
• большие габариты, а также стоимость двигателя постоянного тока по отношению к асинхронному двигателю;
• ограниченный срок службы из‑за износа коллектора и потребность в обслуживании;
• искрение коллектора.

Последний недостаток особенно нужно брать во внимание, когда двигатель используется в приводе масляных насосов или работает вблизи или внутри взрывоопасных производственных зон.

Этих недостатков лишена система, построенная на основе асинхронного двигателя и системы FAT, схема которой изображена на рисунке 2a.

В нормальном состоянии двигатель запитан от электрической сети через выпрямитель и преобразователь DC/AC. При исчезновении напряжения в электрической сети двигатель через этот же преобразователь бесперебойно переходит на питание от аккумуляторной батареи. Кроме того, при включении FAT обеспечивает плавный пуск двигателя за счет автоматического регулирования частоты напряжения питания двигателя, в результате чего отсутствуют пусковые токи и перегрузка силовых цепей на выходе FAT.

Представленная на рисунке 2а схема является стандартной схемой системы FAT. По желанию заказчика APS Energia может расширить функции системы, как показано на рисунках 2б и 2в.

Данная система обеспечивает гарантированное питание дополнительных потребителей за счет применения второго инвертора.

В данной системе возможность регулирования частоты напряжения, питающего двигатель, позволяет регулировать производительность насоса. Это обеспечивает стабилизацию давления или расхода в системе, к которой подключен насос.

Преимущества использования

системы FAT производства APS Energia
В качестве двигателя приводной системы используется очень простой и дешевый асинхронный электродвигатель.

В сети отсутствуют броски тока, потребляемого системой FAT при пуске двигателя. Рисунок 4б представляет запуск двигателя насоса, запитанного от системы FAT. Пусковой ток двигателя равен номинальному току, но при этом двигатель сразу после пуска развивает максимальный момент на валу. Данный режим работы достигается за счет автоматического регулирования частоты и напряжения питания на выходе FAT. Это значительно облегчает запуск любого двигателя, а особенно тяжелый запуск двигателя, например запуск мазутного насоса зимой. Для сравнения, момент на валу и протекание тока в двигателе, запитанном от электрической сети или от стандартного UPS, представлены на рисунке 4а.

Путем подбора емкости аккумуляторной батареи в системе FAT обеспечивается требуемое время работы потребителей во время аварии в сети.

Путем введения в систему FAT обратной связи от приводной системы, например сигналов от датчиков давления или расхода трубопровода, можно легко регулировать параметры установок, в которых работают насосы, приводом которых являются асинхронные двигатели (регулируемая частота выходного напряжения FAT).

Путем установки дополнительных элементов в систему FAT:
• появляется возможность запитать дополнительных потребителей стабильным переменным напряжением;
• после запуска и синхронизации с напряжением сети двигатель, питающийся от FAT, может быть переключен на питание от электрической сети. При исчезновении напряжения в сети FAT выполнит обратное переключение и обеспечит работу двигателя от аккумуляторных батарей. Данное решение аналогично функции By-pass, используемой в стандартном UPS.

Путем установки дополнительного программатора система FAT может обеспечить, при больших мощностях и стартовых нагрузках, запуск двигателя в запрограммированном под его индивидуальные параметры режиме.

Разница в управлении между асинхронным двигателем переменного тока и бесщеточным двигателем постоянного тока?

Из всех о схемах :

Бесщеточные двигатели постоянного тока похожи на синхронные двигатели переменного тока. Основное отличие состоит в том, что синхронные двигатели создают синусоидальную обратную ЭДС по сравнению с прямоугольной или трапециевидной обратной ЭДС для бесщеточных двигателей постоянного тока. В обоих статорах созданы вращающиеся магнитные поля, создающие крутящий момент в магнитном роторе.

Двигатель на приведенной выше схеме можно назвать «асинхронный двигатель переменного тока» или «бесщеточный двигатель постоянного тока», и это будет тот же двигатель.

Основное отличие заключается в приводе. Двигатель переменного тока управляется приводом, состоящим из синусоидального сигнала переменного тока. Его скорость синхронна с частотой этого сигнала. И так как он управляется синусоидальной волной, это Back-EMF является синусоидальной волной. Однофазный двигатель переменного тока может быть изгнан из розетки и она превратится в 3000 оборотов в минуту или 3600 оборотов в минуту ( в зависимости от страны происхождения , имеющего 50 / 60Гц от сети).

Обратите внимание, что я сказал, мог там. Для того , чтобы вбить двигатель от источника постоянного тока, контроллер, который является по существу только постоянного напряжения в переменное инвертор, это требуется . Вы правы, утверждая, что двигатели переменного тока также могут управляться контроллерами. Например, частотно-регулируемый привод (VFD), который, как вы сказали, является преобразователем постоянного тока в переменный. Хотя, как правило, они имеют передний конец выпрямителя переменного тока в постоянный.

ШИМ ЧРП http://www.inverter-china.com/forum/newfile/img/PWM-VFD-Diagram.gif

ЧРП используют ШИМ для аппроксимации синусоидальной волны и могут быть довольно близки, непрерывно изменяя ширину импульса, как показано ниже:

Хотя использование ШИМ для аппроксимации синусоидальной волны может привести к почти синусоидальной форме обратной ЭДС (слово «нечеткий» — это слово, которое вы использовали), это также немного сложнее. Более простая техника коммутации называется шестиступенчатой ​​коммутацией, в которой форма сигнала обратной ЭДС является более трапециевидной, чем синусоидальной.

шестиступенчатый привод http://www.controlengeurope.com/global/showimage/Article/18087/

Back-EMF с шестью шагами http://www.emeraldinsight.com/content_images/fig/1740300310012.png

И хотя этот «ШИМ действительно плох», как вы сказали, его также намного проще реализовать и, следовательно, дешевле.

Существуют и другие методы коммутации, кроме шестиступенчатых и синусоидальных. Единственный, который действительно популярен (на мой взгляд), это космический вектор. Это имеет примерно ту же сложность, что и синусоидальный привод, но лучше использовать доступное напряжение шины постоянного тока. Я не буду вдаваться в подробности о космическом векторе, так как думаю, что это только запутает воды этой дискуссии.

Таковы различия в технике езды. Форма волны, используемая для возбуждения двигателей переменного тока, обычно является синусоидальной и может поступать непосредственно от источника переменного тока или может быть аппроксимирована с использованием ШИМ. Форма волны, используемая для привода двигателей постоянного тока, обычно трапециевидна и исходит от источника постоянного тока. Нет причин, по которым диски не могли бы быть заменены, хотя это могло бы привести к незначительному снижению эффективности.

Выше я говорил, что конструкция двух типов двигателей по сути одинакова. В обоих случаях, асинхронный двигатель переменного тока и бесщеточный двигатель постоянного тока, мы говорим о двигателях, которые имеют постоянные магниты вместо статических магнитов. Что делает их «Универсальными моторами» :

Одно преимущество наличия статоров в двигателе состоит в том, что можно создать двигатель, работающий от переменного или постоянного тока, так называемый универсальный двигатель.

Тем не менее, есть небольшая разница в обмотке. Двигатели, предназначенные для использования с переменным током, намотаны по синусоиде, а двигатели, предназначенные для использования с постоянным током, намотаны трапазоидально . В течение многих лет меня беспокоило то, что я не могу найти упрощенную диаграмму, которая показывает разницу. Если бы мне дали статор мотора, я бы не знал, был ли он намотан синусоидально или трапазоидально. Единственный способ узнать разницу — это задний ход двигателя, подключив дрель к валу и посмотрев на противо-ЭДС. Вы увидите либо красивую синусоидальную волну, либо трапецию, как показано на рисунке выше. Как я уже говорил выше, использование неправильного типа привода может привести к небольшому снижению производительности, но это приведет к другой разумной работе.

Чаще всего бесщеточные двигатели постоянного тока строятся с постоянными магнитами на роторе. Хотя это будет отличаться от короткозамкнутого электродвигателя, поскольку статор представляет собой намотанный статор, а не статор с постоянными магнитами (как видно на щеточных двигателях постоянного тока), обе конструкции по сути являются «универсальными двигателями»:

Сторона постоянного магнита на приведенной выше схеме показывает двухполюсный двигатель. Количество полюсов контролирует пульсации крутящего момента. Чем больше полюсов, тем ровнее кривая крутящего момента. Но количество полюсов не имеет значения с точки зрения переменного и постоянного тока.

Соединение обмоток статора, треугольник и звезда, также не влияет на способ привода. И на самом деле, вы можете переключаться между ними во время работы :

Разница в том, что дельта будет потреблять больше тока и, следовательно, производить больший крутящий момент. Для получения более подробной информации о взаимосвязи или токах с крутящим моментом или напряжением до скорости, см моего ответа на этот EE.SE вопрос .

Схемы подключения асинхронных электродвигателей

Чтобы привести ротор электродвигателя в движение необходимо правильно подключить концы обмоток статора к трехфазной сети, где рабочее напряжение может быть:

  • 220 вольт
  • 380 вольт
  • 660 вольт

Заказать новый электродвигатель по телефону
Асинхронные электродвигатели АИР предполагают два способа подключения к трехфазной промышленной сети – «треугольник» и «звезда». В основном электродвигатели АИР рассчитаны на 2 номинальных напряжения 220/380 В, либо 380/660 В и имеют два способа подключения к трехфазной промышленной сети: «звезда» и «треугольник»

220/380

220 В – «треугольник»

380 В – «звезда»

380/660

380 В — «треугольник»

660 В — «звезда»

Как правильно подключить шесть проводов электродвигателя?

Как правило двигатели имеют шесть выводов для возможности выбора схемы подключения: «звезда» либо «треугольник». Но встречаются и три вывода — уже соединенных внутри двигателя по схеме «звезда».

Схема подключения «звезда»

При подключении обмоток звездой начала обмоток подключаются к фазам, а концы обмоток собираются общую точку (0 точку).

Таким образом напряжение фазной обмотки составит 220В, а линейное напряжение между обмотками 380В. Основным преимуществом подключения электродвигателя по схеме звезда является:

  1. Плавный пуск
  2. Возможность перегрузки (недлительной)
  3. Повышенная надежность

При этом данная схема подключения обеспечит более низкую мощность от заявленной.

Схема подключения «треугольник»

При подключении треугольником последовательно конец одной обмотки соединяется с началом следующей обмотки.

Главными преимуществами такого подключения являются:

  1. Максимальная мощность
  2. Повышенный вращающий момент
  3. Увеличенные тяговые способности

Однако, электродвигатели подключенные по схеме звезда больше нагреваются.

Комбинированный тип подключения

Как уже было отмечено, подключение «звездой» обеспечивает более плавный пуск, но пр этом не достигается максимальная заявленная мощность электромотора. При подключении «треугольником» достигается полная мощность, но пусковой ток может повредить изоляцию. Поэтому для мощных двигателей (начиная от АИР100L2), часто применяют комбинированную схему подключения трехфазных электродвигателей «звезда-треугольник», когда запуск двигателя происходит по схеме «звезда», в рабочем состоянии он переключается на схему «треугольник». Переключение обеспечивается магнитным пускателем или пакетным переключателем.

Наиболее популярные модели асинхронных электродвигателей:

Частотные преобразователи для асинхронных двигателей | Частотник для электродвигателя

Декабрь 19, 2017 Эффективность функционирования электромоторов асинхронного типа во многом определяется эффективностью управления ими. Ведь от того, насколько плавно и гибко можно менять скорость вращения ротора, зависит многое: точность работы и ее продуктивность, потребление энергии, степень механического износа, общая безопасность устройства и т.д. Потому к выбору аппаратуры для контроля нужно подходить очень ответственно. И если изучить все варианты, преобразователь частоты для асинхронного двигателя сможет обеспечить лучший функционал. Что это за регулятор, какие у него преимущества и как его выбрать?

Зачем нужно преобразовывать частоту тока?

Асинхронный электродвигатель, использующий переменный ток, имеет целый ряд плюсов перед аналогом на постоянном токе – но есть минусы. Прежде всего речь о сложности плавных старта, регулировки скорости во время работы и остановки, что особенно критично для мощных и крупных двигателей. Технологий, которые призваны решить такую задачу, создано немало: от механических вариаторов до гидравлических муфт. Но они сложны, дорогие и с узким диапазоном регулировок, которые еще и меняются ступенчато. На этом фоне частотные преобразователи для асинхронных двигателей – лучшее решение. Это электронные устройства, состоящие из трех ключевых компонентов: выпрямителя промышленного тока на 50 (60) Гц, инвертора для превращения созданного прямого тока в переменный, но нужной частоты, и микропроцессора, управляющего системой. В таком случае возможно менять частоту тока плавно и в широчайшем диапазоне: от 1 до 800 Гц – а с ней и скорость вращения ротора в моторе. На практике это означает, что регулятор обладает следующими преимуществами:
  • частотное регулирование в некоторых случаях позволяет значительно экономить электроэнергию – до 50%;
  • асинхронный преобразователь частоты может иметь КПД до 98% (в частности: Danfoss), что говорит о высокой эффективности приборов;
  • повышение качества и количества производимого продукта за счет лучшего подбора режима работы двигателя;
  • уменьшение нагрузки на детали электромотора, особенно во время старта, когда пусковые токи максимальны.

Какими бывают преобразователи частоты для асинхронного двигателя?

При выборе частотного преобразователя основное – определиться с типом данного оборудования. Все эти устройства делятся на несколько групп в зависимости от следующих особенностей:

1. Частотники по способу преобразования частоты


Схема частотного преобразователя для асинхронного двигателя строится по одному из следующих принципов работы привода:
  • Непосредственная связь. При подключении обмотки электромотора к сети контроллер задействует отдельные группы тиристоров. Это относительно простая конструкция, но у нее есть частота выходного напряжения, которая не может быть выше входного, диапазон вращения двигателя узкий (до 1 к 10), и синусоида частоты получается «грязная», из-за чего в сети появляются помехи, а двигатель может перегреваться.
  • Выраженное промежуточное звено постоянного тока. В таких аппаратах напряжение выпрямляется, фильтруется и сглаживается, а затем через инвертор обращается в переменное с нужными характеристиками. Данный подход ведет к некоторой потере КПД и увеличению размера устройства, но это компенсируется плюсами: гибкостью управления и работой с большими токами. Такая техника – самая распространенная.

2. Частотники по способу регуляции

Управление асинхронным преобразователем частоты может быть двух типов:
  • Скалярное. Соотношение входного и выходного напряжения в этом случае задается уже на заводе в виде фиксированных параметров. Себестоимость решения минимальная, но и возможности регулировки небольшие – с таким оборудованием можно управлять электромоторами компрессоров, насосов, вентиляторов и т.п., но не более.
  • Векторное. В частотном преобразователе этой конструкции регуляционные каналы скорости вращения разделены. Потому устройство выходит более сложным и дорогим. Но диапазон регулировок фактически неограниченный: режим работы можно менять очень точно, как в модели VLT Micro Drive FC-51, что пригодится в станках, кранах, лифтах и т.п.

Какие характеристики преобразователей важны?

Какой бы тип устройства вы ни выбирали, стоит обратить внимание на следующие параметры:
  • Мощность. Она должна соответствовать мощности электродвигателя, но с запасом не менее 15% – это убережет технику при перегрузке. Это правило справедливо и для пикового тока: устройство должно иметь такую цифру на 10% больше указанного.
  • Входы и выходы. Используются для управления и диагностики регулятора – и чем их больше, тем лучше. При этом они нужны разные: аналоговые (для ввода сигналов обратной связи), цифровые (для ввода данных с датчиков) и дискретные (для команд и обратных сообщений).
  • Безопасность. Частотные преобразователи для асинхронных двигателей должны обеспечивать минимальный риск повреждения техники, самих себя, а также людей. Защищенный по норме IP корпус, экранированная проводка, термопаста на платах, защита от перегрузки и т.п. – мелочей тут нет.
Впрочем, лучше сэкономить время и силы – и обратиться за помощью в компанию «Югов-Проект». Ее специалисты обязательно помогут с выбором оптимального для ваших задач преобразователя частоты из каталога бренда Danfoss, который является одним из ведущих мировых производителей электрооборудования. Эти устройства надежные, функциональные и продаются у нас по выгодной цене.

Решения компании STMicroelectronics для управляемого электропривода

16 октября 2009

 

С объектами, приводимыми в движение электрическими машинами, человек постоянно сталкивается как в сфере промышленности и транспорта, так и в быту. Устройства с электроприводом — это стиральная машина, вентилятор, кофемолка, пылесос и т.д.

Так как основным средством приведения в движение рабочих машин является электрический двигатель, то, соответственно, основным типом привода служит электрический привод или сокращенно электропривод.

Основные элементы управляемого электропривода представлены на рисунке 1.

 

 

Рис. 1. Обобщенная схема управляемого электропривода

Требуемые значения регулируемых переменных задаются с помощью задающего устройства.

На основании этих значений и сигналов обратной связи устройство управления формирует сигналы на силовой преобразователь (драйвер), предназначенный для создания регулирующего воздействия на электродвигатель.

Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую. В качестве электродвигателя могут использоваться асинхронные и синхронные двигатели, двигатели постоянного тока, шаговые двигатели и др.

Механическая энергия от электродвигателя передается к исполнительному механизму через механическое передаточное устройство (механический редуктор, цепная передача, ходовая пара «винт-гайка» и т.д.). Оно позволяет, при необходимости, согласовать выходные параметры двигателя (частоту вращения и момент) в параметры, требуемые для приведения в движение исполнительного механизма. Например, преобразовать вращение вала двигателя в линейное перемещение каретки.

Датчики обратной связи Д1 и Д2 возвращают в устройство управления информацию, соответственно, о состоянии двигателя и исполнительного механизма. Строго говоря, во многих системах используется только один из этих датчиков.

Отметим, что часто под приводом понимают только устройство управления, силовой преобразователь и датчик обратной связи Д1.

Ключевым элементом управляемого электропривода является устройство управления. В современных приборах это, как правило, микроконтроллер. Решения на жесткой логике и аналоговые решения, популярные до 90-х годов, теоретически возможны, но выглядят явным анахронизмом.

 

Требования к микроконтроллерам,


как к устройствам управления электроприводом

Прежде чем рассматривать линейку микроконтроллеров, рекомендуемых компанией STMicroelectronics для задач управления приводами, попытаемся сформулировать некоторые основные требования к ним:

1. Устройство управления должно получать от задающего устройства некую информацию. Это могут быть: требуемая скорость движения исполнительного механизма, выбор варианта режима работы, коэффициенты автоматического регулирования и любая другая информация, необходимая для автономного управления приводом. В качестве задающего устройства могут быть компьютер, другие контроллеры многопроцессорной системы, пульт дистанционного управления и другие, вплоть до нескольких кнопок или регуляторов бытового прибора. В первом случае нужен стандартный интерфейс: USB, SPI, I2C. Во втором, оптимальным вариантом представляется протокол CAN. Для пульта дистанционного управление необходим IrDA — канал передачи данных в инфракрасном диапазоне. Для кнопок и регуляторов — наличие цифровых линий ввода-вывода и аналогового ввода.

2. Устройство управления должно получать информацию от датчиков обратной связи и выдавать управляющие воздействия на электродвигатель через силовой драйвер. Поскольку эти процессы проходят непрерывно, то желательно минимизировать вычислительную нагрузку от этих операций на микроконтроллер. Именно для автономной реализации этих задач во многих микропроцессорах (не только STMicroelectronics) используются модули захвата/сравнения/ШИМ (или Capture/Compare/PWM). При выборе микроконтроллера необходимо соотносить требования решаемой задачи и параметры таймерной системы: количество входов захвата, выходов сравнения, выходов сигналов с широтно-импульсной модуляцией, а также количество и разрядность внутренних таймеров общего назначения.

3. В большинстве случаев при подключении электродвигателя используют падение напряжения на токовом датчике. Эти сигналы редко применяются в контуре управления, но их желательно использовать в качестве сигналов аварийного отключения. Соответственно, микроконтроллер, используемый как устройство управления электроприводом, должен иметь достаточное количество входов аналогового ввода (АЦП или аналоговых компараторов).

Рассуждения о том, какая разрядность (8, 16 или 32 бита) и форма представления данных (фиксированная или плавающая точка) оптимальны для задач управления приводом, имеют долгую историю. В основе алгоритмов автоматического регулирования лежит операция свертки — арифметическая сумма произведений. По мнению автора, восьми разрядов достаточно для представления коэффициентов и непосредственно данных. Но их произведение и свертка, в целом, уже будут 16-разрядными.

Казалось бы — 8-разрядные микропроцессоры должны отживать. Но это не совсем так. Применение отечественными разработчиками микроконтроллеров для управления приводами началось в конце 80-х годов. Причем, альтернативы отечественным 8-ми разрядным микроконтроллерам 1816ВЕ51 (аналог — Intel8051) просто не было. Но практически сразу появилась программная библиотека 16-разрядной арифметики, которая подключалась к основной программе при сборке. Конечно, это было вынужденное решение, но к моменту доступности 16-разрядных микроконтроллеров (середина 90-х) у всех фирм, работавших «по приводам», был весьма объемный багаж программных наработок именно для 8-разрядных устройств, отбросить который было непросто, да и незачем. Кроме того, в обработке сигналов существует принцип нормирования данных — если на входе используются 8-разрядные данные, но и на выходе должны быть 8-разрядные данные. А тогда разрядность промежуточных данных — внутренний вопрос алгоритмов обработки. Отсюда вытекает вывод — в тех задачах управления приводами, где достаточно восьми разрядов для представления данных, оптимальным представляется применение именно 8-разрядных микроконтроллеров при обязательном наличии в системе команд операций 16-разрядной арифметики.

Основная область применения 32-разрядных микроконтроллеров (для управления приводами) будет рассмотрена ниже.

В линейке компании STMicroelectronics представлены как 8-, так и 16- и 32-разрядные микроконтроллеры. Остановимся на наиболее современных их них: 8-разрядном семействе STM8S и 32-разрядном семействе STM32F.

 

Семейство 8-разрядных


микроконтроллеров STM8S

Архитектура данного семейства довольно подробно рассмотрена в [1]. Мы рассмотрим их с точки зрения управления приводами. Состав семейства и технические характеристики входящих в него микросхем также представлены в [1]. На рисунке 2 приведена карта этого семейства.

 

 

Рис. 2. Микроконтроллеры семейства STM8S

В семействе можно выделить два подмножества: экономичная линия (S105) и производительная линия (S207 и S208).

Экономичная линия: Flash-память для хранения программ: 16К или 32К; ОЗУ данных — 2К; EEPROM-память данных — 1К (используется для хранения постоянных значений: коэффициентов, таблиц пересчета и пр.). Корпуса — 32, 44 или 48 Производительная линия: Flash-память для хранения программ: 32К, 64К или 128К, ОЗУ данных — 2К, 4К или 6К; EEPROM-память данных — 1К; 1,5К или 2К. Корпуса — 32, 44, 48, 64 или 80 выводов.

Ключевые параметры:

  • От семи до десяти каналов 10-ти разрядного АЦП.
  • Таймеры: три 16-разрядных и один 8-разрядный.
  • Модули захвата/сравнения/ШИМ: по 8-9 входов захвата и выходов сравнения, 11-12 выходов ШИМ-сигнала.
  • Интерфейсы: SPI, UART, I2C.
  • Наличие операций 16-разрядной арифметики.

Отметим следующее: внутренняя структура периферии отдельных представителей этого семейства в целом идентична, но различное число внешних выводов накладывает ограничение на количество универсальных линий ввода/вывода и одновременное использование ряда периферийных устройств. То есть многие линии имеют альтернативное использование. Кроме того, для микросхем с малым числом внешних выводов имеется основная и ряд альтернативных конфигураций периферийных модулей, переключаемых путем настройки соответствующих программных регистров.

В целом же таймерная и аналоговая подсистемы, набор стандартных последовательных интерфейсов, достаточное количество универсальных входов/выходов позволяют с успехом использовать это семейство для решения задач управления одним или несколькими приводами, связанными единым алгоритмом работы. Наличие в серии S208 интерфейса CAN позволит интегрировать автономные привода в распределенные многопроцессорные системы.

Отметим также ожидаемое в ближайшее время появление на рынке экономичной серии S103 с объемом Flash-памяти 4К и 8К в 20- и 32-выводных корпусах. Микроконтроллеры этой серии ориентированы на наиболее простые и экономичные приложения.

 

Семейство 32-разрядных


микроконтроллеров STM32F

Семейство микроконтроллеров STM32F, в котором используется ARM-ядро CORTEX-M3, — один из первых случаев внедрения 32-разрядной ARM-архитектуры в приложения управления приводами, где до этого применялись в основном 8-ми или 16-ти разрядные микроконтроллеры. Особенности архитектуры этого семейства подробно рассматривались в [2]. В настоящее время это семейство насчитывает более 50 микроконтроллеров, технические характеристики которых приведены в [3]. На рисунке 3 приведена карта этого семейства.

 

 

Рис. 3. Микроконтроллеры семейства STM32F

Отличительные особенности архитектуры семейства STM32F с точки зрения задач управления приводами (помимо ARM-ядра):

  • Flash-память программ- от 16К до 512К, данных- от 4К до 64К.
  • Аналоговая подсистема. Типовым вариантом является 16 каналов 12-разрядных аналого-цифровых преобразователей. В корпусах с 144 выводами- 21 канал. Большое число каналов позволяет использовать не только аналоговые сигналы токовых датчиков двигателей, но и дополнительные сигналы от аналоговых датчиков различного назначения.
  • Таймерная подсистема. Число универсальных таймеров в корпусах с большим числом выводов увеличено до 6…8. Число каналов захват/сравнение- до 16…24, линий ШИМ-сигналов- до 18…28. Это позволяет реализовать управление не одним, а десятью приводами в одном микроконтроллере.
  • Интерфейсная система. Добавлена дополнительная линия — экономная с USB. В производительной линии USB присутствует в обязательном порядке. Увеличено общее число различных последовательных портов. Интерфейс CAN присутствует во многих моделях.
  • Резко увеличено число универсальных входов/выходов, что позволяет подключать большое количество внешних датчиков (аварийных, концевых выключателей и т.д).

Область применения 32-разрядных микроконтроллеров — прецизионные приводы, а именно — оборудование для точной механики, оптических систем, научного приборостроения. Еще 15 лет назад принципу «один двигатель — один микроконтроллер» альтернативы не было. Кроме того, ограниченные вычислительные ресурсы не позволяли реализовывать уже существовавшие алгоритмы нетривиального регулирования (адаптивные, с изменяемыми параметрами и прочие) даже для одного привода. Разработчики сложных систем стремились «положить» в один микроконтроллер управление несколькими приводами, поскольку это избавляло от необходимости строить многопроцессорную систему. Но даже если состав периферии позволял это сделать, то камнем преткновения становился вычислительный ресурс.

Возможности приборов класса STM32F позволяют не только управлять многими приводами, увязывая работу в единый алгоритм, но и использовать при этом достаточно сложные в вычислительном отношении алгоритмы обработки.

 

Силовой преобразователь (драйвер)

Силовые преобразователи компании STMicroelectronics можно разбить на две основные группы. К первой относятся одинарные мосты — L6201/02/03, которые, как правило, используются для управления однофазными двигателями постоянного тока. При этом электрические параметры существенно зависят от типа используемого корпуса. В таблице 1 представлены основные параметры одинарных мостов.

Таблица 1. Одинарные мосты STMicroelectronics

Наименование Рабочий ток, А Рассеиваемая мощность, Вт при t = 70°С Сопротивление
транзисторов, Ом
L6201 1 0,9 0,3
L6202 1,5 1,3 0,3
L6203 4 2,3 0,3

Ко второй группе относятся двойные мосты — L6204/05/06/07. Их используют для управления двухфазными двигателями, например, шаговыми. В таблице 2 приведены основные параметры двойных мостов.

Таблица 2. Двойные мосты STMicroelectronics  

Наименование Рабочий ток, А Рассеиваемая мощность, Вт при t = 70°С Сопротивление
транзисторов, Ом
L6204 0,5 1,23 1,2
L6205/06*/07** 2,8 0,3
* L6206 отличается от L6205 наличием встроенной программируемой защиты по току. ** L6207 имеет два интегрированных ШИМ контроллера.

В принципе силовой преобразователь — компонент, в значительной степени зависящий от типа используемого электродвигателя. В качестве примера рассмотрим управление коллекторным (щеточным) двигателем постоянного тока. Частота вращения вала такого двигателя зависит от величины напряжения, приложенного к обмоткам, а направление — от его полярности. В настоящее время редко регулируют именно величину напряжения — используют сигнал с максимальной амплитудой, но с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Скважность ШИМ-сигнала определяет частоту вращения. Обобщенная структура привода (полный мост) коллекторного двигателя постоянного тока приведена на рисунке 4.

 

 

Рис. 4. Структура привода коллекторного двигателя постоянного тока

Очевидно, что транзисторы по отношению к микросхеме драйвера могут быть как внешними (при работе с мощными двигателями), так и интегрированными. В качестве примера рассмотрим полномостовой драйвер L6203 компании STMicro с рабочим током до 4 А. Его структура и таблица состояний представлены на рисунке 5.

 

 

Рис. 5. Структура полномостового драйвера L6203

Если на вход разрешения ENABLE подан высокий уровень напряжения, а состояния входов IN1 и IN2 различны, то через двигатель протекает ток и происходит вращение вала. Если состояния на входах одинаковы, то обмотки двигателя замкнуты между собой через землю или питание (режим динамического торможения). Будем считать, что протекание тока от OUT1 к OUT2 — это прямое вращение, а наоборот — обратное.

Таким образом, если двигатель управляется от высокого уровня логического сигнала, то для его прямого включения необходимо подать ШИМ на вход IN1 и низкий уровень на вход IN2. Для обратного вращения — наоборот. Останов — два низких уровня. Если двигатель управляется от низкого логического сигнала, то для его прямого включения необходимо подать ШИМ на вход IN1 и низкий уровень на вход IN2. Останов — два высоких уровня.

Возможно также управление через вход разрешения ENABLE, но это менее эффективно, поскольку при простом выключении всех транзисторов обмотки двигателя просто «повисают в воздухе» и вал продолжает вращаться по инерции. При этом и останов, и выход двигателя на заданный режим занимают существенно большее время.

Принцип использования драйверов с внешними транзисторами идентичен. С силовыми компонентами (драйвера, MOSFET- и IGBT-транзисторы, IGBT-модули), выпускаемыми компанией STMicroelectronics, можно познакомиться в [4].

Мы рассмотрели управление простейшим однофазным двигателем. При управлении многофазными (например, шаговыми) двигателями необходимо несколько ШИМ-сигналов, сдвинутых по отношению друг к другу определенным образом. Напомним, что генерация ШИМ-сигналов в микроконтроллерах, а также увязка их в заданную временную циклограмму осуществляется средствами модулей захвата/сравнения/ШИМ.

 

Несколько слов о датчиках обратной связи

Если обратная связь снимается с вала двигателя (датчик Д1 на рис. 1), то для стабилизации частоты вращения в качестве датчиков обратной связи используются либо тахогенераторы (аналоговый сигнал, пропорциональный угловой скорости), либо частотные датчики. В качестве частотных датчиков главным образом применяются датчики Холла либо оптоэлектронные датчики. Здесь выходной сигнал имеет прямоугольную форму. Есть два способа измерения: измерение периода импульса (частоты) и подсчет числа импульсов за определенный период времени (измерение угловой скорости). Оба эти способа в микроконтроллерах также реализуются средствами модулей захвата/сравнения/ШИМ.

 

Инструментарий,


используемый для изучения и отладки решений

Компания STMicroelectronics поддерживает свои изделия комплексом программных и аппаратных средств разработки. Стартовые наборы STM8/128-MCKIT и STM3210B-MCKIT являются недорогими платформами, спроектированными для ускорения разработки приложений управления приводами, основанных на микроконтроллерах семейств STM8S и STM32F, соответственно.

В комплект набора STM3210B-MCKIT входят следующие модули:

  • Модуль программирования и отладки SEGGER J-Link.
  • Плата оптоизоляции AI-JTAG/OPTO-1.
  • Плата с микроконтроллером STM3210B-EVAL.
  • Плата силового преобразователя MB459B.
  • Трехфазный синхронный двигатель постоянного тока A 24V DC SHINANO.
  • Индукционный двигатель переменного тока (опционально).
  • Программное обеспечение включает в себя библиотеки и примеры на языке С.

 

Заключение

Компания STMicroelectronics предлагает широкий спектр компонентов, предназначенных для построения управляемых электрических приводов: микропроцессоры, специализированные микросхемы, активные дискретные компоненты, а также инструментальные средства, способствующие ускорению освоения как конкретной модели микроконтроллера, так и определенной области его применения.

 

Литература

1. Савичев А. Новые 8-битные микроконтроллеры семейства STM8S// Новости электроники. 2009. №2.

2. Бородулин А. STM32 — универсальное решение на ARM-ядре// Новости электроники. 2008. №8.

3. STM32 MCU Family// brstm320808.pdf — документ, доступный на сайте компании ST Microelectronics.

4. Motor Control. Selection Guide// sgmotor1008.pdf- документ, доступный на сайте компании ST Microelectronics.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]

•••

Наши информационные каналы

Можно ли использовать контроллер бесщеточного двигателя для управления трехфазным асинхронным двигателем?

Двигатели

BLDC «почти такие же», что и асинхронные двигатели, точно так же, как газотурбинный двигатель «почти такой же», как и поршневой двигатель.

Двигатель BLDC — это двигатель постоянного тока с электронной коммутацией. Контроллер заменяет функцию коммутатора и щеток в щеточном двигателе постоянного тока, используя датчики Холла или обнаружение обратной ЭДС для переключения питания на каждую обмотку в точной синхронизации с положением ротора.

Совершенно иначе работают асинхронные двигатели

. Статор индуцирует ток в роторе, чтобы создать в нем магнитное поле, которое затем взаимодействует с полем статора, создавая крутящий момент. Под нагрузкой ротор может «проскальзывать» за полем статора и по-прежнему создавать крутящий момент при работе на более низких оборотах, в отличие от синхронного двигателя, который должен оставаться в синхронном шаге, иначе он перестанет вращаться.

Таким образом, двигатель BLDC (или щеточный двигатель постоянного тока) похож на поршневой двигатель, который использует кулачковый вал и клапаны для синхронизации сгорания и выхлопа с движением поршня, тогда как асинхронный двигатель похож на газотурбинный двигатель, который просто непрерывно сжигает топливо и позволяет турбине вращаться с любой скоростью, с которой он может справиться.

Контроллеры BLDC «дешево по грязи» разработаны для управления только синхронными бесщеточными двигателями с постоянными магнитами. Они не будут работать с асинхронными двигателями, если вы не замените прошивку. Для бесщеточных регуляторов скорости на базе ATmega доступна прошивка с открытым исходным кодом. Вы можете попробовать изменить эту прошивку для создания синусоидальной ШИМ, отказаться от обнаружения обратной ЭДС, чтобы она работала без обратной связи, и напрямую контролировать частоту.

Большинство асинхронных двигателей рассчитаны на работу с сетевым напряжением и частотой.Повышение напряжения с помощью низковольтного контроллера BLDC, безусловно, возможно, но результат уже не может быть «дешевым». Самый простой способ — использовать трехфазный трансформатор с соответствующими первичными и вторичными обмотками. Вероятно, он должен быть изготовлен по индивидуальному заказу, чтобы соответствовать напряжению, мощности и желаемому диапазону частот вашего контроллера.

Схема регулятора скорости трехфазного асинхронного двигателя

В этом посте мы обсуждаем создание простой схемы регулятора скорости трехфазного асинхронного двигателя, которая также может применяться для однофазного асинхронного двигателя или буквально для любого типа двигателя переменного тока.

Когда доходит до управления скоростью асинхронных двигателей, обычно используются матричные преобразователи, включающие множество сложных каскадов, таких как LC-фильтры, двунаправленные массивы переключателей (с использованием IGBT) и т. Д.

Все они используются для достижения в конечном итоге прерванный сигнал переменного тока, рабочий цикл которого можно регулировать с помощью сложной схемы микроконтроллера, что в конечном итоге обеспечивает необходимое управление скоростью двигателя.

Однако мы можем поэкспериментировать и попытаться реализовать регулирование скорости трехфазного асинхронного двигателя с помощью гораздо более простой концепции, используя усовершенствованные ИС оптопары детектора перехода через нуль, силовой симистор и схему ШИМ.

Использование детектора перехода через ноль Оптопара

Благодаря серии оптопар MOC, которые сделали схемы управления симисторами чрезвычайно безопасными и простыми в настройке, а также обеспечивают беспроблемную интеграцию ШИМ для предполагаемых элементов управления.

В одном из своих предыдущих постов я обсуждал простую схему контроллера двигателя с плавным пуском с ШИМ, в которой реализована микросхема MOC3063 для обеспечения эффективного плавного пуска подключенного двигателя.

Здесь мы также используем идентичный метод для обеспечения соблюдения предлагаемой схемы регулятора скорости трехфазного асинхронного двигателя, на следующем изображении показано, как это можно сделать:

На рисунке мы видим три идентичных каскада оптопары MOC, сконфигурированных в их стандартном симисторе. режим регулятора, а входная сторона интегрирована с простой схемой ШИМ IC 555.

Три цепи MOC сконфигурированы для обработки трехфазного входного переменного тока и подачи его на подключенный асинхронный двигатель.

Вход ШИМ на стороне управления изолированными светодиодами оптического блока определяет коэффициент прерывания трехфазного входа переменного тока, который обрабатывается MOC ICS.

Использование ШИМ-контроллера IC 555 (переключение при нулевом напряжении)

Это означает, что, регулируя потенциометр ШИМ, связанный с микросхемой 555, можно эффективно управлять скоростью асинхронного двигателя.

Выход на его выводе №3 имеет изменяющийся рабочий цикл, который, в свою очередь, соответственно переключает выходные симисторы, что приводит либо к увеличению среднеквадратичного значения переменного тока, либо к его уменьшению.

Увеличение RMS с помощью более широких PWM позволяет получить более высокую скорость двигателя, в то время как уменьшение RMS переменного тока с помощью более узких PWM производит противоположный эффект, то есть вызывает пропорциональное замедление двигателя.

Вышеупомянутые функции реализованы с большой точностью и безопасностью, поскольку ИС имеют множество внутренних сложных функций, специально предназначенных для управления симисторами и тяжелыми индуктивными нагрузками, такими как асинхронные двигатели, соленоиды, клапаны, контакторы, твердотельные реле и т. Д.

IC также обеспечивает идеально изолированную работу для каскада постоянного тока, что позволяет пользователю выполнять настройки, не опасаясь поражения электрическим током.

Этот принцип можно также эффективно использовать для управления скоростью однофазного двигателя, используя одну MOC IC вместо 3.

Конструкция фактически основана на теории пропорционального по времени симистора. Верхняя схема ШИМ IC555 может быть отрегулирована для обеспечения рабочего цикла 50% при гораздо более высокой частоте, в то время как нижняя схема ШИМ может использоваться для реализации операции управления скоростью асинхронного двигателя посредством регулировки соответствующего потенциометра.

Рекомендуется, чтобы эта микросхема 555 имела относительно более низкую частоту, чем верхняя схема микросхемы 555. Это можно сделать, увеличив емкость конденсатора на выводе №6 / 2 примерно до 100 нФ.

ПРИМЕЧАНИЕ: ДОБАВЛЕНИЕ ПОДХОДЯЩИХ ИНДУКТОРОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО С ФАЗОВЫМИ ПРОВОДАМИ МОЖЕТ СРАЗУ УЛУЧШИТЬ ХАРАКТЕРИСТИКИ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ СИСТЕМЫ.

Datasheet для MOC3061

Предполагаемая форма сигнала и управление фазой с использованием вышеуказанной концепции:

Вышеописанный метод управления трехфазным асинхронным двигателем на самом деле довольно грубый, поскольку он не имеет контроля В / Гц .

Он просто использует включение / выключение сети с разной скоростью для выработки средней мощности двигателя и управления скоростью, изменяя этот средний переменный ток, подаваемый на двигатель.

Представьте, что вы включаете / выключаете двигатель вручную 40 или 50 раз в минуту. Это приведет к тому, что ваш двигатель замедлится до некоторого относительного среднего значения, но будет двигаться непрерывно. Вышеупомянутый принцип работает точно так же.

Более технический подход заключается в разработке схемы, которая обеспечивает надлежащий контроль соотношения В / Гц и автоматически регулирует его в зависимости от скорости скольжения или любых колебаний напряжения.

Для этого мы в основном используем следующие этапы:

  1. Схема драйвера H-Bridge или полного моста IGBT
  2. Трехфазный генераторный каскад для питания полной мостовой схемы
  3. ШИМ-процессор В / Гц

Использование полного моста Схема управления IGBT

Если процедуры настройки вышеупомянутой конструкции на основе симистора выглядят пугающими для вас, можно попробовать следующее управление скоростью асинхронного двигателя на основе полного моста с ШИМ:

В схеме, показанной на рисунке выше, используется один полный кристалл. -мостовой драйвер IC IRS2330 (последняя версия — 6EDL04I06NT), который имеет все встроенные функции для обеспечения безопасной и безупречной работы трехфазного двигателя.

ИС требуется только синхронизированный трехфазный логический вход через его выводы HIN / LIN для генерации необходимого трехфазного колебательного выхода, который в конечном итоге используется для работы полной мостовой IGBT-сети и подключенного трехфазного двигателя.

ШИМ-инжектор с регулировкой скорости реализуется через 3 отдельных полумостовых каскада драйверов NPN / PNP, управляемых с помощью SPWM-питания от генератора ШИМ IC 555, как показано в наших предыдущих разработках. Этот уровень ШИМ может в конечном итоге использоваться для управления скоростью асинхронного двигателя.

Прежде чем мы изучим фактический метод управления скоростью для асинхронного двигателя, давайте сначала разберемся, как автоматическое управление В / Гц может быть достигнуто с помощью нескольких схем IC 555, как описано ниже.

Схема автоматического процессора ШИМ В / Гц (Замкнутый контур)

В приведенных выше разделах мы изучили конструкции, которые помогут асинхронному двигателю двигаться со скоростью, указанной производителем, но он не будет регулироваться в соответствии с постоянным соотношением В / Гц, если не будет следующая ШИМ. процессор интегрирован с входным каналом H-Bridge PWM.

Вышеупомянутая схема представляет собой простой генератор ШИМ, использующий пару IC 555. IC1 генерирует частоту ШИМ, которая преобразуется в треугольные волны на выводе №6 IC2 с помощью R4 / C3.

Эти треугольные волны сравниваются с синусоидальной пульсацией на выводе № 5 микросхемы IC2. Эти пульсации образца получаются путем преобразования трехфазной сети переменного тока в пульсации переменного тока 12 В и подаются на вывод № 5 микросхемы IC2 для необходимой обработки.

Путем сравнения двух сигналов, SPWM соответствующего размера генерируется на выводе №3 IC2, который становится управляющим ШИМ для сети H-моста.

Как работает схема В / Гц

При включении питания конденсатор на выводе №5 начинает с передачи нулевого напряжения на выводе №5, что вызывает наименьшее значение SPWM в Н-мостовой схеме, которая, в свою очередь, включает асинхронный двигатель для запуска с медленным плавным пуском.

По мере зарядки этого конденсатора потенциал на выводе № 5 повышается, что пропорционально увеличивает SPWM и позволяет двигателю постепенно набирать скорость.

Мы также можем видеть цепь обратной связи тахометра, которая также интегрирована с контактом № 5 микросхемы IC2.

Этот тахометр контролирует скорость ротора или скорость скольжения и генерирует дополнительное напряжение на выводе № 5 IC2.

Теперь, когда скорость двигателя увеличивается, скорость скольжения пытается синхронизироваться с частотой статора, и в процессе она начинает набирать скорость.

Это увеличение индукционного скольжения пропорционально увеличивает напряжение тахометра, что, в свою очередь, заставляет IC2 увеличивать выходной сигнал SPWM, что, в свою очередь, дополнительно увеличивает скорость двигателя.

Вышеупомянутая регулировка пытается поддерживать отношение В / Гц на довольно постоянном уровне до тех пор, пока, наконец, SPWM от IC2 не сможет увеличиваться дальше.

В этот момент скорость скольжения и скорость статора достигают установившегося состояния, и это поддерживается до тех пор, пока входное напряжение или скорость скольжения (из-за нагрузки) не изменятся. В случае их изменения схема процессора V / Hz снова вступает в действие и начинает регулировать соотношение для поддержания оптимального отклика скорости асинхронного двигателя.

Тахометр

Цепь тахометра также может быть дешево построена с использованием следующей простой схемы и интегрирована с описанными выше этапами схемы:

Как реализовать контроль скорости

В предыдущих параграфах мы поняли процесс автоматического регулирования, который может eb достигается за счет интеграции обратной связи тахометра в цепь автоматического регулируемого контроллера SPWM.

Теперь давайте узнаем, как можно управлять скоростью асинхронного двигателя, изменяя частоту, что в конечном итоге заставит SPWM упасть и поддерживать правильное соотношение В / Гц.

На следующей схеме поясняется каскад управления скоростью:

Здесь мы можем увидеть схему 3-фазного генератора с использованием микросхемы IC 4035, частота сдвига фаз которой может быть изменена путем изменения входного тактового сигнала на его выводе №6.

Трехфазные сигналы подаются на логические элементы 4049 IC для создания требуемых HIN, LIN-каналов для полной мостовой драйверной сети.

Это означает, что, соответствующим образом изменяя тактовую частоту IC 4035, мы можем эффективно изменить рабочую трехфазную частоту асинхронного двигателя.

Это реализуется через простую нестабильную схему IC 555, которая подает регулируемую частоту на вывод № 6 микросхемы IC 4035 и позволяет регулировать частоту с помощью подключенного потенциометра 100K. Конденсатор C необходимо рассчитать таким образом, чтобы регулируемый диапазон частот соответствовал характеристикам подключенного асинхронного двигателя.

Когда потенциометр частоты изменяется, эффективная частота асинхронного двигателя также изменяется, что, соответственно, изменяет скорость двигателя.

Например, когда частота уменьшается, вызывает снижение скорости двигателя, что, в свою очередь, вызывает пропорциональное снижение напряжения на выходе тахометра.

Это пропорциональное уменьшение выходного сигнала тахометра заставляет SPWM сужаться и, таким образом, пропорционально снижает выходное напряжение на двигатель.

Это действие, в свою очередь, обеспечивает поддержание соотношения В / Гц при управлении скоростью асинхронного двигателя посредством управления частотой.

Предупреждение. Вышеупомянутая концепция основана только на теоретических предположениях, действуйте с осторожностью.

Если у вас есть какие-либо сомнения относительно конструкции контроллера скорости трехфазного асинхронного двигателя, вы можете опубликовать то же самое в своих комментариях.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какой-либо вопрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Управление скоростью трехфазного асинхронного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель в основном представляет собой двигатель с постоянной скоростью, поэтому контролировать его скорость довольно сложно. Управление скоростью асинхронного двигателя осуществляется за счет снижения КПД и низкого коэффициента электрической мощности.Перед обсуждением методов управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя необходимо знать основные формулы скорости и крутящего момента трехфазного асинхронного двигателя, поскольку методы управления скоростью зависят от этих формул.

Синхронная скорость


Где f = частота, а P — количество полюсов

Скорость асинхронного двигателя определяется как,

Где
N — скорость ротора асинхронного двигателя,
N s — синхронная скорость,
S — скольжение.
Крутящий момент, создаваемый трехфазным асинхронным двигателем, равен:

. Когда ротор находится в режиме скольжения в состоянии покоя, s равно единице.
Итак, уравнение крутящего момента:

Где
E 2 — ЭДС ротора
N s — синхронная скорость
R 2 — сопротивление ротора
X 2 — индуктивное сопротивление ротора

Скорость асинхронного двигателя изменяется как со стороны статора, так и со стороны ротора. Управление скоростью трехфазного асинхронного двигателя со стороны статора дополнительно классифицируется как:

  • V / f-регулирование или регулирование частоты.
  • Изменение количества полюсов статора.
  • Управляющее напряжение питания.
  • Добавление реостата в цепь статора.

Регуляторы скорости трехфазного асинхронного двигателя со стороны ротора далее классифицируются как:

  • Добавление внешнего сопротивления со стороны ротора.
  • Каскадный метод управления.
  • Ввод ЭДС частоты скольжения в сторону ротора.

Управление скоростью со стороны статора

    • Управление U / f или управление частотой

      Когда трехфазное питание подается на трехфазный асинхронный двигатель, создается вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью, задаваемой параметром

      In three ЭДС фазного асинхронного двигателя индуцируется индукцией, аналогичной индукции трансформатора, которая задается формулой

      , где K — постоянная обмотки, T — количество витков на фазу, а f — частота.Теперь, если мы изменим частоту, синхронная скорость изменится, но с уменьшением частоты поток будет увеличиваться, и это изменение значения потока вызовет насыщение сердечников ротора и статора, что в дальнейшем приведет к увеличению тока холостого хода двигателя. Таким образом, важно поддерживать постоянный поток φ, и это возможно только при изменении напряжения. то есть, если мы уменьшаем частоту, поток увеличивается, но в то же время, если мы уменьшаем поток напряжения, он также уменьшается, не вызывая изменения потока, и, следовательно, он остается постоянным.Итак, здесь мы сохраняем отношение V / f постоянным. Отсюда его название — V / f-метод. Для управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя методом V / f мы должны подавать переменное напряжение и частоту, которые легко достигаются с помощью преобразователя и инвертора.

    • Управляющее напряжение питания

      Крутящий момент, создаваемый работающим трехфазным асинхронным двигателем, задается

      В области малого скольжения (sX) 2 очень и очень мал по сравнению с R 2 .Значит, им можно пренебречь. Таким образом, крутящий момент становится

      Поскольку сопротивление ротора R 2 постоянно, уравнение крутящего момента дополнительно уменьшается до

      Мы знаем, что ЭДС, индуцированная ротором E 2 ∝ V. Итак, T ∝ sV 2 .
      Из приведенного выше уравнения видно, что при уменьшении напряжения питания момент также будет уменьшаться. Но для обеспечения той же нагрузки крутящий момент должен оставаться неизменным, и это возможно только в том случае, если мы увеличим скольжение, и если скольжение увеличивается, двигатель будет работать с пониженной скоростью.Этот метод управления скоростью используется редко, потому что небольшое изменение скорости требует большого снижения напряжения, и, следовательно, ток, потребляемый двигателем, увеличивается, что вызывает перегрев асинхронного двигателя.

    • Изменение количества полюсов статора:

      Полюса статора можно изменить двумя способами.

    • Метод множественной намотки статора.
    • Метод полюсной амплитудной модуляции (PAM)
    • Метод множественной обмотки статора

      В этом методе управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя мы обеспечиваем две отдельные обмотки в статоре.Эти две обмотки статора электрически изолированы друг от друга и намотаны на два разного числа полюсов. При использовании переключающего устройства питание подается только на одну обмотку, и, следовательно, возможно регулирование скорости. Недостатки этого метода в том, что плавное регулирование скорости невозможно. Этот метод более дорогостоящий и менее эффективный, поскольку требуются две разные обмотки статора. Этот метод управления скоростью может применяться только к двигателям с короткозамкнутым ротором.

    • Метод полюсной амплитудной модуляции (PAM)

      В этом методе управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя исходная синусоидальная волна ММЧ модулируется другой синусоидальной волной ММЧ, имеющей другое количество полюсов.

Пусть f 1 (θ) будет исходной миллиметровой волной асинхронного двигателя, скорость которого необходимо контролировать.
f 2 (θ) — волна mmf модуляции.
P 1 — количество полюсов асинхронного двигателя, скорость которого необходимо регулировать.
P 2 — количество полюсов волны модуляции.

После модуляции результирующая волна mmf

Итак, мы получаем результирующую волну mmf

Следовательно, результирующая волна mmf будет иметь два разных числа полюсов

Следовательно, изменяя количество полюсов, мы можем легко изменить скорость трехфазного асинхронного двигателя .

  • Добавление реостата в цепь статора

    В этом методе управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя реостат добавляется в цепь статора из-за падения этого напряжения. В случае трехфазного асинхронного двигателя создаваемый крутящий момент задается T ∝ SV 2 2 . При уменьшении напряжения питания уменьшится и крутящий момент. Но для обеспечения той же нагрузки крутящий момент должен оставаться неизменным, и это возможно только в том случае, если мы увеличим скольжение и если двигатель с увеличением скольжения будет работать на пониженной скорости.

Управление скоростью со стороны ротора

  • Добавление внешнего сопротивления на стороне ротора

    В этом методе управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя внешнее сопротивление добавляется на стороне ротора. Уравнение крутящего момента для трехфазного асинхронного двигателя:

    Трехфазный асинхронный двигатель работает в области с низким скольжением. В области низкого проскальзывания член (sX) 2 становится очень маленьким по сравнению с R 2 . Значит, им можно пренебречь.а также E 2 является постоянным. Таким образом, уравнение крутящего момента после упрощения становится следующим:

    Теперь, если мы увеличиваем сопротивление ротора, крутящий момент R 2 уменьшается, но для обеспечения той же нагрузки крутящий момент должен оставаться постоянным. Таким образом, мы увеличиваем скольжение, что в дальнейшем приведет к снижению скорости вращения ротора. Таким образом, добавляя дополнительное сопротивление в цепь ротора, мы можем уменьшить скорость трехфазного асинхронного двигателя. Основным преимуществом этого метода является то, что с добавлением внешнего сопротивления пусковой момент увеличивается, но этот метод управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя также страдает некоторыми недостатками:

    • Скорость выше нормального значения невозможна.
    • Большое изменение скорости требует большого значения сопротивления, и если такое большое значение сопротивления добавлено в схему, это вызовет большие потери в меди и, следовательно, снижение эффективности.
    • Наличие сопротивления приводит к большим потерям.
    • Этот метод нельзя использовать для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
  • Метод каскадного управления

    В этом методе управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя два трехфазных асинхронных двигателя соединены на общем валу и, следовательно, называются каскадным двигателем.Один двигатель называется основным двигателем, а другой двигатель — вспомогательным. Трехфазное питание подается на статор основного двигателя, в то время как вспомогательный двигатель получает частоту скольжения от контактного кольца основного двигателя.
    Пусть N S1 будет синхронной скоростью главного двигателя.
    N S2 — синхронная скорость вспомогательного двигателя.
    P 1 — количество полюсов главного двигателя.
    P 2 — количество полюсов вспомогательного двигателя.
    F — частота питания.
    F 1 — частота наведенной ротором ЭДС главного двигателя.
    N — это скорость установки, она остается одинаковой как для основного, так и для вспомогательного двигателя, поскольку оба двигателя установлены на общем валу.
    S 1 — скольжение главного двигателя.

    Вспомогательный двигатель питается с той же частотой, что и основной двигатель, то есть

    Теперь введите значение

    Теперь без нагрузки скорость вспомогательного ротора почти такая же, как его синхронная скорость i.e N = N S2

    Теперь измените приведенное выше уравнение и найдите значение N, мы получим

    Этот каскадный набор из двух двигателей теперь будет работать на новой скорости с количеством полюсов (P 1 + P 2 ). В описанном выше методе крутящий момент, создаваемый основным и вспомогательным двигателями, будет действовать в одном направлении, что приведет к количеству полюсов (P 1 + P 2 ). Такой тип каскадирования называется кумулятивным каскадом. Существует еще один тип каскадирования, при котором крутящий момент, создаваемый основным двигателем, противоположен направлению вращения вспомогательного двигателя.Такой тип каскадирования называется дифференциальным каскадированием; в результате скорость соответствует количеству полюсов (P 1 — P 2 ).
    В этом методе управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя можно получить четыре различных скорости.

    • Когда работает только основной асинхронный двигатель, скорость соответствует.
    • Когда работает только вспомогательный асинхронный двигатель, скорость соответствует.
    • Когда выполняется кумулятивное каскадирование, полный набор работает со скоростью.
    • Когда выполняется дифференциальное каскадирование, полный набор работает со скоростью.
  • Ввод ЭДС частоты скольжения в сторону ротора

    Когда регулирование скорости трехфазного асинхронного двигателя осуществляется путем добавления сопротивления в цепи ротора, называемой некоторой частью мощности, мощность скольжения теряется как потери I 2 R . Поэтому эффективность трехфазного асинхронного двигателя снижается при использовании этого метода регулирования скорости. Эти потери мощности скольжения могут быть восстановлены и возвращены для повышения общей эффективности трехфазного асинхронного двигателя, и эта схема восстановления мощности называется схемой восстановления мощности скольжения, и это достигается путем подключения внешнего источника ЭДС частоты скольжения. к цепи ротора.Инжектированная ЭДС может либо противодействовать ЭДС, индуцированной ротором, либо способствовать ЭДС, индуцированной ротором. Если он противодействует ЭДС, индуцированной ротором, общее сопротивление ротора увеличивается, и, следовательно, скорость уменьшается, а если инжектируемая ЭДС помогает ЭДС главного ротора, общая уменьшается и, следовательно, увеличивается скорость. Следовательно, путем введения наведенной ЭДС в цепь ротора можно легко управлять скоростью. Основное преимущество этого типа управления скоростью трехфазного асинхронного двигателя заключается в том, что можно регулировать скорость в широком диапазоне, будь то скорость выше нормальной или ниже нормальной.

(PDF) Управление скоростью трехфазного асинхронного двигателя с помощью универсального моста и ПИД-регулятора

Трехфазные статоры и роторы считаются двумя основными частями трехфазного асинхронного двигателя переменного тока.

Когда фаза статора запитана от трехфазного источника переменного тока, в статоре

генерируется ток. Магнитное поле, создаваемое трехфазными токами статора, всегда непрерывно вращается с

вариациями тока.Это вращающееся магнитное поле разрезает ротор, и возникающий в нем ток взаимодействует

с вращающимся магнитным полем и, таким образом, создает магнитный момент, который заставляет ротор вращаться (Рисунок

1). Скорость вращения ротора n должна быть меньше вращающегося магнитного поля n0. Обратное вращение

ротора будет осуществляться за счет сменного трехфазного ресурсного положения.

Рисунок 1. Вращающийся магнитный поток асинхронного двигателя

Когда поле колеблется, направление совпадает с фазным током, а значение скорости

пропорционально частоте и инверсии; y с номером полярной пары.Вычисленная в минуту скорость

вращающегося магнитного поля n0 может быть представлена ​​следующим уравнением: [4]

  

 (1)

Где no = синхронное вращательное скорость в об / мин

f = частота источника питания в Гц

p = количество полюсов двигателя

Скорость вращения магнитного потока статора называется синхронной скоростью, зависит от количества

полюсов двигателя и мощности частота питания.На практике значение скорости ротора будет на

меньше, чем синхронная скорость. Асинхронные двигатели также называются асинхронными двигателями, потому что значения скорости ротора

отличаются от магнитного потока статора. Проскальзывание — это разница между скоростью вращения ротора и

оборотов магнитного потока статора. Величина скольжения варьируется от 1% до примерно 6% скорости магнитного потока статора.

Величина скольжения составляет,

    

 p.u (2)

А значение скорости ротора равно,

      (3)

Где n0 = скорость потока статора в об / мин

n = Значение скорости ротора в об / мин

с = значение скольжения в о.е.

Когда мощность переменного тока подается на двигатель через обмотки статора, магнитный поток статора вращается в том же направлении

с источником.[5]

1.2. Приводы с асинхронными двигателями

Асинхронные двигатели или асинхронные двигатели имеют два типа обмоток. Это обмотка статора и ротора.

Эти обмотки предназначены для трехфазной системы. Асинхронный двигатель или асинхронный двигатель

обычно работает в приводах с регулируемой скоростью. Обмотка статора питается трехфазным переменным напряжением со сбалансированным напряжением

. Статор индуцировал в роторе магнитный поток в качестве основного трансформатора. Значение об / мин и крутящий момент

асинхронных двигателей / асинхронных двигателей можно регулировать следующими способами:

• Управление напряжением статора

• Управление напряжением ротора

• Управление частотой

• Управление напряжением и частотой статора

• Управление током статора

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических дисциплин для Тома 8, выпуск 3 (март-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol -8 Выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


Могу ли я контролировать точность асинхронного двигателя как сервопривод

Я много работал над проектированием синхронных серводвигателей с постоянными магнитами и их систем. Обычно я работаю с точностью до 20 микрон или меньше, в этом приложении точность позиционирования составляет всего около 800 микрон.Ниже приведены некоторые из принципов, которые я использую для создания приложений, которые могут вам помочь.

Первый — Точность — это функция системы, а не только двигателя. Двигатель — это просто устройство для преобразования тока в крутящий момент или силу. Ваша система состоит из следующего: Нагрузка — это механическая часть системы, включая работу и резаки; Жестче всегда лучше, когда дело касается точности, и если ваш груз слишком гибкий, требуемая точность может быть невозможна.Контроллер / усилитель — это то место, где замыкается сервоконтур, устанавливаются параметры настройки системы и регулируется ток на обмотках двигателя, лучше всего поговорить с представителем производителя, чтобы убедиться, что вы должны правильно настроить управление для вашего приложения, поскольку это может быть сложной темой. Кодировщик или устройство обратной связи, более высокое разрешение всегда лучше; Я считаю, что мне нужно как минимум 10-кратное разрешение для достижения желаемой точности системы. Наконец, двигатель, в приложении для позиционирования я обычно считаю, что меньшая инерция лучше для точности, но при управлении скоростью (что больше похоже на то, что вам нужно) я считаю, что более высокая инерция лучше для точности; Это связано с тем, что приложениям управления скоростью обычно не требуются высокие ускорения или быстрые изменения скорости, это означает, что высокая инерция — ваш друг, она имеет тенденцию сглаживать ситуацию и помогает поддерживать постоянную скорость.

Технология «Синхронная или асинхронная»: синхронная, как правило, дешевле до 1,5 кВт, имеет меньшую инерцию и более высокую скорость ускорения для лучшего управления позиционированием. Асинхронный, как правило, более рентабелен при мощности выше 2,0 кВт, имеет более высокую инерцию и меньшую способность быстро изменять скорость.

Если я правильно понимаю приложение, вы ищете непрерывную плавную скорость, которая больше подходит для асинхронного двигателя. Разрешение вашего кодировщика 1024 ppr кажется очень низким, вам, вероятно, следует подумать над его улучшением, кодировщики на 20000 ppr стали очень распространенными и экономически эффективными в последние годы.Также внимательно посмотрите на контроллер и убедитесь, что он подходит для приложения и двигателя. Имейте в виду, что вам может потребоваться улучшить несколько компонентов, о которых я говорил выше.

Методы регулирования скорости асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель практически представляет собой двигатель с постоянной скоростью, что означает, что для всего диапазона нагрузки изменение скорости двигателя довольно мало. Скорость параллельного двигателя постоянного тока можно очень легко изменять с хорошим КПД, но в случае асинхронных двигателей снижение скорости сопровождается соответствующей потерей КПД и низким коэффициентом мощности.Поскольку асинхронные двигатели широко используются, регулирование их скорости может потребоваться во многих приложениях. Различные методы управления скоростью асинхронного двигателя объясняются ниже.

Регулировка скорости асинхронного двигателя со стороны статора

1. Путем изменения подаваемого напряжения:

Из уравнения крутящего момента асинхронного двигателя,
Сопротивление ротора R 2 постоянно, и если скольжение s мало, то (sX 2 ) 2 настолько мало, что им можно пренебречь.Следовательно, T ∝ sE 2 2 , где E 2 — ЭДС, индуцированная ротором, а E 2 V
Таким образом, T ∝ sV 2 , что означает, что если подаваемое напряжение уменьшается, развиваемый крутящий момент уменьшается. Следовательно, для обеспечения того же момента нагрузки скольжение увеличивается с уменьшением напряжения, и, следовательно, скорость уменьшается. Этот метод самый простой и дешевый, но до сих пор используется редко, потому что
  1. требуется большое изменение напряжения питания для относительно небольшого изменения скорости.
  2. большое изменение напряжения питания приведет к значительному изменению плотности магнитного потока, следовательно, это нарушит магнитные условия двигателя.

2. Изменяя применяемую частоту

Синхронная скорость вращающегося магнитного поля асинхронного двигателя определяется по формуле,
. где f = частота питания и P = количество полюсов статора.
Следовательно, синхронная скорость изменяется с изменением частоты питания. Фактическая скорость асинхронного двигателя определяется как N = Ns (1 — s) .Однако этот метод не получил широкого распространения. Его можно использовать там, где асинхронный двигатель питается от специального генератора (так что частоту можно легко изменять, изменяя скорость первичного двигателя). Кроме того, при более низкой частоте ток двигателя может стать слишком большим из-за пониженного реактивного сопротивления. А если частота превышает номинальное значение, максимальный развиваемый крутящий момент падает, а скорость увеличивается.

3. Постоянное регулирование U / F асинхронного двигателя

Это самый популярный метод управления скоростью асинхронного двигателя.Как и в описанном выше методе, если частота питания снижается при сохранении номинального напряжения питания, поток в воздушном зазоре стремится к насыщению. Это вызовет чрезмерный ток статора и искажение магнитной волны статора. Следовательно, напряжение статора также должно быть уменьшено пропорционально частоте, чтобы поддерживать постоянный магнитный поток в воздушном зазоре. Величина потока статора пропорциональна отношению напряжения статора к частоте. Следовательно, если отношение напряжения к частоте остается постоянным, магнитный поток остается постоянным.Кроме того, при поддержании постоянного V / F развиваемый крутящий момент остается приблизительно постоянным. Этот метод дает более высокую эффективность во время выполнения. Поэтому в большинстве приводов переменного тока для управления скоростью используется метод постоянного напряжения / частоты (или метод переменного напряжения и переменной частоты). Наряду с широким диапазоном регулирования скорости, этот метод также предлагает возможность «плавного пуска».

4. Изменение количества полюсов статора

Из приведенного выше уравнения синхронной скорости можно увидеть, что синхронная скорость (и, следовательно, скорость движения) может быть изменена путем изменения количества полюсов статора.Этот метод обычно используется для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, поскольку ротор с короткозамкнутым ротором адаптируется к любому количеству полюсов статора. Смена полюсов статора достигается двумя или более независимыми обмотками статора, намотанными на разное количество полюсов в одинаковых пазах.
Например, статор намотан с двумя 3-фазными обмотками, одна на 4 полюса, а другая на 6 полюсов.
для частоты питания 50 Гц
i) синхронная скорость при подключении 4-х полюсной обмотки, Ns = 120 * 50/4 = 1500 об / мин
ii) синхронная скорость при подключении 6-полюсной обмотки, Ns = 120 * 50/6 = 1000 об / мин

Регулировка скорости со стороны ротора:

1.Регулировка реостата ротора

Этот метод аналогичен управлению реостатом якоря параллельного двигателя постоянного тока. Но этот метод применим только к электродвигателям с фазным ротором, поскольку добавление внешнего сопротивления в ротор электродвигателей с короткозамкнутым ротором невозможно.

2. Каскадный режим

В этом методе регулирования скорости используются два двигателя. Оба установлены на одном валу, поэтому оба работают с одинаковой скоростью. Один двигатель питается от трехфазного источника питания, а другой двигатель получает питание от наведенной ЭДС в первом двигателе через контактные кольца.Расположение показано на следующем рисунке.
Двигатель A называется основным двигателем, а двигатель B — вспомогательным двигателем.
Пусть, N s1 = частота двигателя A
N s2 = частота двигателя B
P 1 = количество полюсов статора двигателя A
P 2 = количество полюсов статора двигателя B
N = скорость установки и одинаковая для обоих двигателей
f = частота питания

Теперь скольжение двигателя A, S 1 = (N s1 — N) / N s1 .
частота ЭДС, индуцированная ротором в двигателе A, f 1 = S 1 f
Теперь на вспомогательный двигатель B подается ЭДС индукции ротора

, следовательно, N s2 = (120f 1 ) / Р 2 = (120S 1 f) / Р 2 .

теперь ставим значение S 1 = (N s1 — N) / N s1

На холостом ходу скорость вспомогательного ротора почти такая же, как и его синхронная скорость.
я.е. N = N с2 .
из приведенных выше уравнений можно получить, что
С помощью этого метода можно получить четыре различных скорости
1. когда работает только двигатель A, соответствующая скорость = .Ns1 = 120f / P 1
2. когда работает только двигатель B, соответствующая скорость = Ns2 = 120f / P 2
3. Если выполнено коммутационное каскадирование, скорость набора = N = 120f / (P 1 + P 2 )
4. Если выполняется дифференциальное каскадирование, скорость установки = N = 120f (P 1 — P 2 )

3.Путем подачи ЭДС в цепь ротора

В этом методе скорость асинхронного двигателя регулируется путем подачи напряжения в цепь ротора. Необходимо, чтобы подаваемое напряжение (ЭДС) имело ту же частоту, что и частота скольжения. Однако ограничений по фазе вводимой ЭДС нет. Если мы подаем ЭДС, которая находится в противофазе с ЭДС, индуцированной ротором, сопротивление ротора будет увеличиваться. Если мы введем ЭДС, которая находится в фазе с ЭДС, индуцированной ротором, сопротивление ротора уменьшится.Таким образом, изменяя фазу инжектируемой ЭДС, можно управлять скоростью. Основным преимуществом этого метода является широкий диапазон регулирования скорости (как выше нормы, так и ниже нормы). ЭДС может быть введена различными методами, такими как система Крамера, система Шербиуса и т. Д. .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*