Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей: works.doklad.ru — Учебные материалы

Содержание

Самый экономичный способ управления двигателями – преобразователь частоты

В промышленности свыше 60% электроэнергии потребляется асинхронными электроприводами – в насосных, компрессорных, вентиляционных и других установках. Это наиболее простой, а потому дешевый и надежный тип двигателя.

Технологический процесс различных производств в промышленности требует гибкого изменения частоты вращения каких-либо исполнительных механизмов. Благодаря бурному развитию электронной и вычислительной техники, а также стремлению снизить потери электроэнергии появились устройства для экономного управления электродвигателями различного типа. В этой статье как раз и поговорим о том, как обеспечить максимально эффективное управление электроприводом. Работая в компании «Первый инженер» (группа компаний ЛАНИТ), я вижу, что наши заказчики всё больше внимания уделяют энергоэффективности


Большая часть электрической энергии, потребляемой производственными и технологическими установками, используется для выполнения какой-либо механической работы.

Для приведения в движение рабочих органов различных производственных и технологических механизмов преимущественно используются асинхронные электрические двигатели с короткозамкнутым ротором (в дальнейшем именно о данном типе электродвигателя и будем вести повествование). Сам электродвигатель, его система управления и механическое устройство, передающее движение от вала двигателя к производственному механизму, образуют систему электрического привода.

Наличие минимальных потерь электроэнергии в обмотках за счет регулирования частоты вращения двигателя, возможность плавного пуска за счет равномерного увеличения частоты и напряжения — это основные постулаты эффективного управления электродвигателями.

Ведь ранее существовали и до сих пор существуют такие способы управления двигателем, как:

  • реостатное регулирование частоты путем введения дополнительных активных сопротивлений в цепи обмоток двигателя, последовательно закорачиваемых контакторами;
  • изменение напряжения на зажимах статора, при этом частота такого напряжения постоянна и равна частоте промышленной сети переменного тока;
  • ступенчатое регулирование путем изменения числа пар полюсов статорной обмотки.

Но эти и другие способы регулирования частоты несут с собой главный недостаток — значительные потери электрической энергии, а ступенчатое регулирование по определению является недостаточно гибким способом.

Потери неизбежны?

Остановимся более подробно на электрических потерях, возникающих в асинхронном электродвигателе.

Работа электрического привода характеризуется целым рядом электрических и механических величин.

К электрическим величинам относятся:

  • напряжение сети,
  • ток электродвигателя,
  • магнитный поток,
  • электродвижущая сила (ЭДС).

Основными механическими величинами являются:

  • частота вращения n (об/мин),
  • вращающийся момент M (Н•м) двигателя,
  • механическая мощность электродвигателя P (Вт), определяемая произведением момента на частоту в

200 — Регулирование частоты вращения ротора

Регулирование частоты вращения ротора электродвигателя постоянного тока осуществляется изменением тока возбуждения двигателя, напряжения, подводимого к двигателю, и сопротивления в цепи якоря. Наиболее широкое применение получили первые два способа регулирования третий способ применяют редко, так как частота вращения ротора двигателя при этом значительно зависит от колебаний нагрузки. Ток возбуждения двигателя постоянного тока можно регулировать реостатом. При увеличении сопротивления в цепи ток возбуждения уменьшается, частота вращения ротора двигателя увеличивается. Пределы регулирования частоты вращения таким способом не превышают 1,2—1,3 номинальной. При регулировании изменением напряжения требуется источник постоянного тока. Такое регулирование используют во всех промышленных системах электропривода.  
[c.206]

Третий способ регулирования частоты вращения ротора электродвигателя — изменением скольжения — зависит прежде всего от питающего напряжения сети, от нагрузки на валу двигателя и от сопротивления обмоток ротора. При регулировании частоты вращения ротора электродвигателя изменением скольжения используют введение в цепь ротора дополнительных сопротивлений. При постоянном моменте нагрузки на валу частота вращения падает. Регулирование частоты вращения происходит плавно. Такой способ регулирования частоты вращения нашел широкое применение в крановом электрооборудовании, где очень важно обеспечить большой пусковой момент. Недостаток данного способа — потеря мощности, идущей на нагрев сопротивлений. В станкостроении этот способ не нашел применения, так как незначительное изменение нагрузки на валу приводит к резкому изменению частоты вращения ротора, а следовательно, — к изменению режимов резания.  
[c.207]

Требуемый коэффициент регулирования частоты вращения ротора тягового двигателя вверх от номинальной определяют по формуле  [c.54]

Трудность применения асинхронных двигателей для условий тяги заключается в том, что они имеют так называемую жесткую характеристику, т. е. частота вращения ротора при постоянных напряжении и частоте питающего тока почти постоянна при изменении нагрузки. Регулирование частоты вращения ротора асинхронных электродвигателей возможно изменением числа полюсов и частоты источника питания, а также изменением подводимого напряжения.

Изменение числа полюсов дает ступенчатое регулирование скорости в сравнительно небольщих пределах, увеличивает габаритные размеры, массу и стоимость электрических двигателей. Несмотря на это, ведутся работы по регулированию скорости путем переключения числа полюсов как у тягового генератора, так и у электродвигателей. Регулирование частоты питающего тока машии переменного тока, приводимых во вращение от дизеля, вызывает затруднения, так как тепловозные дизели при определенной мощности работают с постоянной частотой вращения вала. В этом случае необходимо иметь промежуточные машины, рассчитанные на полную мощность дизеля, что экономически невыгодно, а практически невозможно разместить их на тепловозе. Развитие полупроводниковой техники позволило создать сравнительно компактную и легкую передачу мощности на пере.менном токе.  [c.286]

В электрической передаче переменного тока используют в качестве тягового генератора синхронный генератор, а в качестве тяговых электродвигателей — асинхронные короткозамкнутые двигатели.

Такие двигатели при одинаковых параметрах с двигателями постоянного тока имеют меньшие габариты, в 1,2—1,4 раза легче, в 2—3 раза дешевле, практически не имеют ограничений по силе тяги и току и обладают большой надежностью в эксплуатации из-за отсутствия щеточно-коллекторного аппарата. Для условий тяги регулирование частоты вращения ротора асинхронного коротко-замкнутого двигателя может производиться изменением частоты подводимого напряжения или числа полюсов.  [c.6]

Регулирование частоты вращения ротора асинхронных электродвигателей возможно изменением числа полюсов и частоты источника питания, а также изменением подводимого напряжения. Изменение числа полюсов дает ступенчатое регулирование скорости в сравнительно небольших пределах, увеличивает габариты, массу и стоимость электрических двигателей.  

[c.281]


Электронно-гидравлическая система параллельного действия с двухканальным исполнительным механизмом для регулирования частоты вращения ротора ГТД  [c. 43]

Рассмотрена электронно-гидравлическая система параллельного действия с двухканальным исполнительным механизмом для регулирования частоты вращения ротора ГТД. Электронный канал системы воздействует на перепад давления в дозирующем органе, а гидромеханический канал воздействует на перемещение дозирующего органа.  [c.323]

Гидродинамическая система регулирования ГТУ с гидравлическими связями состоит из масляного насоса, расположенного на отдельном валу, который связан с валом ТНД зубчатой передачей. Изменение частоты вращения ротора ТНД вызывает изменение давления, развиваемого насосом. При этом происходит прогиб мембраны и ленты регулятора соотношения, вызывающий количественные изменения слива проточного масла. Сервомотор регулирующего клапана перемещается и изменяет количество топливного газа, поступающего в камеры сгорания, что приводит к восстановлению частоты вращения ротора ТНД. Частоту вращения ротора ТНД и нагнетателя регулируют путем перемещения сопла регулятора скорости, осуществляемого как вручную, так и дистанционно.

[c.51]

Из-за значительных изменений частоты вращения ротора ТНД и нагнетателя давление за главным масляным насосом в рабочем Диапазоне может изменяться от 0,4 до 1 МПа. Для нормального регулирования, а также для работы гидравлических реле осевого сдвига роторов ТНД и ТВД масло в систему регулирования поступает через регулятор давления после себя, ограничивающий повышение давления в системе свыше 0,5 МПа за счет дросселирования, осуществляемого подпружиненным золотником регулятора. При остановке турбины при неработающем пусковом насосе включается аварийный электронасос.  

[c.53]

В регулируемых двигателях (рис. 127) упорный подшипник 4 размещен в обойме кривошипного вала 3. Поворотом кривошипа угол наклона подшипника к оси изменяется, в результате изменяется расход масла и частота вращения ротора. Расход масла здесь оказывается вдвое меньше, чем в нерегулируемых двигателях (при одном и том же диапазоне регулирования).  [c. 204]

Если требуется производить отсчет неуравновешенности на различных скоростях вращения, то основную систему, содержащую раму и поддерживающую пружину, удобно настраивать на частоту в несколько раз ниже самой низкой рабочей частоты и укрепить на раме ряд резонансных отсчетных устройств. При такой системе отсчет дает то резонансное устройство, частота которого совпадает со скоростью вращения. Для отсчета по любому из укрепленных на раме резонансных устройств не требуется никаких перестроек. Изменение режима работы производится за счет регулирования скорости вращения ротора.  

[c.338]

Статическая характеристика регулирования скорости определяет зависимость мощности турбогенератора от частоты вращения ротора. Ее основной показатель — коэффициент неравномерности б = ( max — тш)/Ло, где Птах, Km In и По — максимальная, минимальная и номинальная частота вращения. Коэффициент неравномерности определяет важнейшие статические свойства блока при его параллельной работе в сеть и играет большую роль в устойчивости регулирования и в переходных процессах. В современных мощных блоках номинальное значение коэффициента неравномерности б = 0,04-ь0,05. Эта величина путем настройки обычно может изменяться от 0,03 до 0,07 в зависимости от условий эксплуатации блока.  [c.56]

Допускаемое напряжение является суммарным рабочим напряжением при номинальной частоте вращения. Оно включает в себя напряжения от центробежных сил и от посадки на вал с натягом. Натяг принимается максимальный, исходя из предельных допусков на вал и отверстие в диске. Принимая во внимание возможные повышения частоты вращения роторов сверх номинального (вследствие допустимого увеличения частоты вращения роторов на 20%, при сбросах нагрузки, неравномерности системы регулирования и т. д.), необходимо рассчитать напряжения во всех основных элементах диска при максимально возможной частоте вращения.  [c.269]

На основе принципа симметрии распределения давлений по поверхности рабочих колес или же симметрии давления в проточной части нельзя обеспечить полное уравновешивание осевых сил вследствие невозможности осуществления полной симметрии. Необходимо установить упорный подшипник, который воспринимает неуравновешенную часть осевой силы. В процессе эксплуатации уплотнения изнашиваются и в связи с этим нарушается симметрия поля давлений, поэтому подшипники применяются двустороннего действия. В качестве примера на рис. 38 показана гидромуфта мощностью 4000 кВт при Пн = = 3000 об/мин. Муфта предназначена для привода центробежного насоса турбинного агрегата и регулирования частоты вращения его вала. Как видно из рис. 38, это сдвоенная гидромуфта, имеющая две параллельные проточные части, образованные двойным ротором турбинного колеса и двумя насосными колесами. Такая сдвоенная конструкция позволяет уравновесить  [c.79]

Выбор способа регулирования входного устройства зависит от его схемы, диапазона возможных режимов полета и от особенностей расходных характеристик двигателя. Для ГТД они представляют собой зависимости относительной плотности тока на входе в компрессор от приведенной частоты вращения ротора двигателя.[c.293]


Аналогичным способом может быть определен необходимый диапазон регулирования сверхзвуковых воздухозаборников в зависимости от степени дросселирования двигателя. В этом случае уменьшение, например, частоты вращения ротора ТРД будет требовать снижения потребных значений как коэффициента расхода, так и площади горла.  [c.296]

Двухполостной круг циркуляции гидромуфты через золотники и корпус подшипника заполняется маслом от маслосистемы. Регулирование частоты вращения турбинного ротора гидромуфты осуществляется изменением значения заполнения круга циркуляции, который через отверстия соединяется с дополнительным объемом, где формируется масляное кольцо. Изменение наполнения гидромуфты достигается черпательным устройством.  [c.82]

Для обеспечения систем смазки и регулирования при пуске турбины, когда давление, развиваемое главным масляным насосом, недостаточно из-за малой частоты вращения ротора турбины, устанавливают пусковой масляный насос 7, приводимый электродвигателем переменного тока или небольшой паровой турбиной. После достижения дос-  [c.136]

Непосредственно перед толчком ротора необходимо механизм управления турбины поставить в положение минимальной частоты вращения тогда при развороте турбины, когда вступит в работу система регулирования, частота вращения будет минимальной и меньше номинальной. В дальнейшем механизмом управления можно будет плавно довести частоту вращения до синхронной.  [c.380]

С помощью механизма управления доводят частоту вращения ротора турбины до синхронной и на этой частоте проводят вторичную проверку работы системы защиты и системы регулирования.  [c.382]

Подъем частоты вращения ротора до номинальной производится с соблюдением точно таких же требований, как и при разгоне ротора неблочной турбины. Отличие состоит в том, что в процессе разгона изменяются параметры пара — давление и температура. Следует подчеркнуть, что выдерживание пускового графика по температуре является достаточно трудной операцией и возможно лишь при исправной автоматике пусковых впрысков конденсата в паропровод свежего пара и точном регулировании температуры промежуточного перегрева. Обычно требуется, чтобы отличие температуры задания от реальной температуры было не более чем на 20 °С.  [c.389]

Недостатком этого способа запуска является уменьшение пускового и максимального моментов двигателя, которые пропорциональны квадрату напряжения. Поэтому их можно использовать при запуске двигателе без нагрузки. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей выполняют изменением частоты тока /, числа полюсов и скольжения, которое обычно меняют включением реостата в цепь ротора или изменением напряжения. Торможение электродвигателя можно осуществлять переключением в генераторный режим, переводом в режим электромагнитного или динамического торможения. Для изменения направления вращения ротора электродвигателя меняют направление вращения магнитного поля, которое производят переключением любых двух внешних фаз электродвигателя.  [c.58]

Регулированием частоты вращения ротора и положения отра-кателей в зоне отстаивания компенсируют изменения рабочих хловий, вызываемые изменением скорости потока фаз и их соот-[ошения.[c.65]

Применение в грузоподъемных машинах высокомоментных гидродвигателей, позволяющих приводить механизм в движение непосредственно от вала гидродвигателя без использования редукторов или с редуктором, имеющим небольшое передаточное отношение, является весьма перспективным. Однако низкомоментные гидродвигатели имеют в несколько раз большую глубину регулирования частоты вращения ротора, чем высокомоментные. Плавное, бесступенчатое регулирование частоты вращения вала гидродвигателя достигается путем изменения расхода жидкости (использованием насосов регулируемой  [c.298]

Наибольшее распространение получили роторные аксиальнопоршневые гидромоторы, отличающиеся компактностью, высоким КПД, пригодные для работы при высоких частоте вращения и давлении и обладающие сравнительно малой инерционностью. Важным параметром гидромотора является приемистость при регулировании частоты вращения ротора. Наиболее распространенное число цилиндров ротора 7—9 диаметр цилиндра 10— 50 мм частота вращения в роторе 1000—2500 об/мин мощность до 100 кВт КПД до 93 %.[c.302]

Назначение системы регулирования и защиты ГТУ заключается в поддержании постоянной частоты вращения ротора ТНД и нагнетателя предохранении ротора ТНД от превышения допустимой частоты враще ния предохранении ТВД от превышения допустимой температуры газов перед ней предотвращении возможности работы ТВД в режимах, на ко торых осевой компрессор может попасть в помпаж ограничении макси мально допустимого давления газов на выходе из нагнетателя управле НИИ подводом пускового газа к турбодетандеру и дежурного топливного газа к камерам сгорания при опасном состоянии агрегата по импульсу от защитных устройств.  [c.51]

Привод ГЦН должен обеспечивать возможность либо ступенчатого, либо плавного изменения частоты вращения вала. В качестве привода обычно используются асинхронные электродвигатели переменного тока негерметичного исполнения. При этом плавное регулирование частоты вращения может быть осуществлено с помощью частотного регулирования или другими более сложными способами (например, при использовании фазного ротора в насосах реактора БН-600 или гидромуфты в насосах реактора PFR). Ступенчатое регулирование может достигаться либо изменениеем числа пар полюсов, либо благодаря наличию второй обмотки статора (две ступени частоты вращения).  [c.24]

При номинальной подаче насосов возможен нерегулируемый режим работы электроприводов с закороченным ротором. Системы регулирования частоты вращения при этом переводятся в горячий резерв. Для расхолаживания станции в режиме обесточивания предусмотрена работа электроприводов с питанием от выбегающих турбогенераторов и изменяющихся напряжении и частоте сети. В электроприводах используется серийное электрооборудование, а в схемах регулирования — унифицированные блоки системы регулирования. Конструкция шкафов выпрямителей и инверторов — блочная, обеспечивающая хорошую работоспособность оборудования и замену под нагрузкой вышедших из строя элементов.  [c.175]

На рис. 42, в [134] показана зависимость возможного увеличения габаритной мощности машин за счет применения тепловой трубы в валу от доли греющих потерь Б роторе. Эта зависимость относится к машинам, мощность которых близка к оптимальной для применошя ЦТТ, Эффективность их применения значительно возрастает, если исходный двигатель не имеет наружного обдува, что характерно для двигателей с глубоким регулированием частоты вращения.  [c.136]

Турбовальные ГТД со свободной турбиной обычно являются двух- или трехвальными двигателями, у которых одно- или двух-вальный компрессор и винт приводятся во вращение от различных турбин. Примерами таких ГТД могут служить двигатели Т64 со взлетной мощностью 2530 кВт, Т700— 1150 кВт, RB.360—660 кВт, Макила — 1310 кВт (рис. 14) и др. Такие двигатели имеют независимое изменение частоты вращения роторов турбокомпрессора и свободной турбины, что дает большие возможности для регулирования силовой установки, улучшает приемистость и облегчает запуск двигателя.  [c.25]


Двигатели с фазным ротором предназначены для привода механизмов с тяжелыми условиями пуска и механизмов, требующих регулирования частоты вращения. Асинхронные двигатели серий АОК2-560, АОК2-630, АКСБ выпускаются мощностью до 1000 кВт. Технические данные АД перечисленных серий приведены в [9].  [c.595]

На тепловых и атомных электрических станциях находят самое широкое применение в основном асинхронные и синхронные двигатели, выполненные, как правило, в защищенном, закрытом или взрывобезопасном исполнении. Двигатели постоянного тока используются в специальных случаях, когда требуется плавное регулирование частоты вращения. В последнее время их заменяют вентильные синхронные двигатели синхронные двигатели с преобразователем частоты в цепи статора асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и преобразователем частоты в цепи статора асинхронные двигатели с фазным ротором и преобразователем частоты в цепи ротора. Основные цели применения таких регулируемых электроприводов для механизмов собственных нужд электростанций — экономия электроэнергии (топлива) за счет плавного регулирования частоты вращения исключение ненадежных запорных механизмов, шиберов, заслонок и т. п. исключение двухскоростньгх ступенчатых переключаемых электродвигателей.  [c.619]

После монтажа и реконструкции системы регулирования, а также при выявлении существенных изменений статической и динамических характеристик системы регулирования турбина испытывается на сброс полной нагрузки с отключением электрического генератора от сети. Во время испытаний путем осциллографирования фиксируют частоту вращения ротора, смещение основных элементов системы регулирования (золотников, сервомоторов, клапанов) и давлений в характерных точках системы. Анализ осциллофамм позволяет выявить недостатки отдельных звеньев и узлов системы и наметить пути их исправления.  [c.356]

Двигатели с короткозамкнутым ротором имеют следующие недостатки пусковой момент (а следовательно, и ускорение механизма) при пуске имеет высокое значение, близкое к максимальному, что затрудняет управление и вызывает высокие динамические нагрузки в элементах механизма и раскачивание груза все пусковьте потери, пропорциональные кинетической энергии привода, идут на нагрев обмоток самого двигдтеля, в то цремя как в двигателе с фазным ротором часть потерь идет на нагрев пусковых сопротивлений, расположенных вне двигателя затрудненность регулирования частоты вращения приводит к необходимости повышения частоты включений, что также повышает нагрев короткозамкнутых двигателей.[c.286]

Односкоростные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором применяют обычно в крановых механизмах, не требующих регулирования частоты вращения, например для привода монтажных лебедок кранов КБ. В приводах механизмов для регулирования частоты вращения односкоростные асинхронные двигатели используют в сочетании с регулирующими системами или устройствами. Например, для получения минимальной скорости спуска груза на грузовой лебедке крана. МБТК-80 установлена редукционная муфта, частота поворота поворотной части крана КБК-250 регулируется электромагнитной муфтой скольжения.  [c.145]

Пуск и регулирование частоты вращения асинхронных двигателей. Электродвижущая сила, наводимая в роторе асинхронного двигателя, обратно пропорциональна его частоте вращения. При неподвижном роторе она имеет значительную величину, поэтому в начальный момент пуска под действием этой э. д. с. в роторе проходят токи, в 5—8 раз превышающие номинальное значение. Чтобы избежать перегрузок в сети, в цепь фазного ротора вводят пускорегулирующие резисторы, которые ограничивают ток ротора, а следовательно, и пусковой ток статора. При включении в цепь ротора дополнительных резисторов получают более пологие (мягкие) характеристики, которые называются искусственными.  [c.38]


Разработка урока МДК 02.01 Техническая эксплуатация электрооборудования «Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей»

министерство ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ и молодежной политики КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
«ЛАБИНСКИЙ СОЦИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ОТКРЫТОГО УРОКА по МДК 02.01. по теме

«Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками.

Регулирование частоты вращения»

г. Лабинск

2019

Методическая разработка открытого урока МДК 02. 01. по теме «Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками. Регулирование частоты вращения»

18.04.19 

Калинин Владимир Николаевич


Лабинский социально-технический техникум

Аннотация

Урок посвящен изучению видов пуска, конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с улучшенными пусковыми характеристиками, а также регулирования частоты вращения. Студентам предлагается ознакомиться, как с новыми разработками регулирования оборотов ротора асинхронной машины, так и с теми двигателями, что эксплуатируются в течение многих лет. В основном на предприятиях эксплуатируются асинхронные машины переменного тока, т.к. они просты в конструктивном исполнении, дешевле остальных по стоимости.

У этих машин наряду с положительными качествами имеется ряд недостатков. К одному из них относится проблема регулирования оборотов двигателя.

Необходимость знаний по данной теме урока диктуется будующим трудоустройством выпускников на предприятии, где необходимо будет эксплуатировать данный вид машин.

Современную жизнь невозможно представить без электроэнергии, а асинхронный двигатель является наиболее распространенным среди электрических машин.

 

Группа 21ЭС «Электрические станции, сети и системы», 2курс

Тема урока: «Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками. Регулирование частоты вращения»

Знать:

-Виды пуска асинхронных электродвигателей

-конструкцию электрических двигателей с улучшенными пусковыми характеристиками;

— принцип работы асинхронного двигателя, процессы происходящие во время пуска;

-способы регулирования оборотов двигателя;

— частотный метод регулирования оборотов, как наиболее прогрессивный

Уметь:

— выбирать двигатели в зависимости от условий эксплуатации и окружающей среды:

— подключать электродвигатели в сеть;

Общие компетенции:

OK 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

Профессиональные компетенции

ПК 1.1. Выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования.

ПК 1. 2. Организовывать и выполнять техническое обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования.

ПК 1.3. Осуществлять диагностику и технический контроль при эксплуатации электрического и электромеханического оборудования.

Цели занятия:

обучающие:

  • Виды пуска асинхронных электродвигателей

  • ознакомление с конструкцией, назначением достоинствами и недостатками электрических двигателей с улучшенными пусковыми характеристиками

  • принцип работы асинхронного двигателя, процессы происходящие во время пуска;

  • способы регулирования оборотов двигателя;

развивающие:

  • развивать умение правильно работать с информацией и делать выводы;

  • развивать умение сравнивать, обобщать, анализировать;

  • развивать коммуникативный компонент у обучающихся.

воспитательные:

  • воспитывать чувство ответственности за порученное дело, исполнительности;

  • воспитывать стремление к физическому и нравственному здоровью;

  • воспитывать чувство гордости за достижения отечественной науки.

Тип занятия: комбинированный урок.

Структура занятия:

1. Организационный момент — 3-5 мин

Подготовка обучающихся к работе на занятии, полная готовность группы и оборудования.

2. Актуализация опорных знаний – 10 мин

Обеспечение мотивации и восприятия обучающимися целей учебно-познавательной деятельности, актуализация темы (связь с жизнью, с другими естественными науками). Закрепление ранее изученного материала (фронтальный опрос)

3. Изучение нового материала – 50 мин

Изучение нового в непосредственной связи с ранее изученным материалом. Углубление и расширение ведущих знаний по теме.

4. Закрепление нового материала — 15-20 мин

Формирование целостной системы знаний по теме, дисциплине, активная продуктивная деятельность обучающихся по включению части в целое, классификации и систематизации

5. Подведение итогов – 3 мин

Анализ, и оценка успешности достижения цели. Получение, обучающимися информации о результатах обучения.

6. Домашнее задание – 2 мин.

Закрепление полученных знаний, подготовка к следующему этапу обучения.

Дидактическое обеспечение:

  • раздаточный материал;

  • слайды с изучаемым оборудованием;

  • модели изучаемого оборудования

Литература:

  1. Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций [Текст]: учеб. для проф. образов / Л.Д. Рожкова, Л.К. Корнеева, Т.В. Чиркова образов; М: АКАДЕМИЯ 2017. – 446 с.: ил (Среднее проф. образование)

  2. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов [Текст]: учеб. для проф. бразов./ Е.А. Конюхова. – М.: издательство «Мастерство», 2016 -320 с. ил. (Среднее проф. образование)

  3. Ливинец Н.П. Справочник энергетика [Текст]: справ. / Н.П. Ливинец, А.Н. Немилостивый–изд . «Техника» , 2016.-512 с. таб.

 

План урока

Вводное слово преподавателя. Закрепление пройденного материала фронтальным опросом Вопросы фронтального опроса

1.Из каких основных частей состоит асинхронный электродвигатель?

2.Что представляет собой трехфазная электрическая система?

3.Что означает вращающееся электромагнитное поле?

4. Какой тип обмотки у короткозамкнутого асинхронного двигателя?

5. Что означает «фазный ротор»?

6. Какие типы соединений обмоток электрического двигателя?

12

Слайд 1

Каждый правильный ответ оценивается в два балла. Не полный или добавленный ответ – в один балл. Баллы суммируются и выставляется оценка за опрос

3

Объясняется новый материал

  • -Виды пуска асинхронных электродвигателей

  • -конструкцию электрических двигателей с улучшенными пусковыми характеристиками-, процессы происходящие во время пуска;

  • -способы регулирования оборотов двигателя;

  • — частотный метод регулирования оборотов, как наиболее прогрессивный(

50

 

  

интерактивная доска 

Слайд 2 

 

Слайд 3 

интерактивная доска 

  

интерактивная доска

 Слайд 4

 

 

Стенд

Студенты слушают, активно обсуждают новую информацию, задают по ходу объяснения вопросы, конспектируют основные моменты нового материала

4

Закрепление знаний учащихся

Отвечают на контрольные вопросы

Виды пуска АД?

Недостаток при пуске АД

Особенность конструкции машин с улучшенным пуском

15-20

Стенд-плакат 

Закрепление нового материала оценивается дополнительными баллами, которые добавляются к баллам фронтального опроса

5

Оценка работы студентов и подведение итогов

Преподаватель анализирует работу на уроке, задает домашнее задание

3-5

 

Выставляются оценки

 

Слайд 1

Слайд 2

Асинхронные двигатели с двойной беличьей клеткой

На роторе данного двигателя имеются две короткозамкнутых обмотки (рис. 4.22), стержни которых располагаются на разной глубине.

Слайд 3

Слайд 4

Управление скоростью асинхронных двигателей с использованием нейро-нечеткого динамического управления скользящим режимом

Тип статьи: Исследовательская статья

Авторы: Вахеди, Моджтаба * | Хадад Зариф, Мохаммад | Акбарзаде Калат, Али

Место работы: Факультет электротехники и робототехники, Шахрудский университет, Шахруд, Иран

Адрес для переписки: [*] Адрес для переписки: Моджтаба Вахеди, факультет электротехники и робототехники, Шахрудский университет, Шахруд, П.о. ящик 36199-95161, Иран. Тел.: +98 9124734622; [электронная почта защищена]

Аннотация: В этой статье представлен новый подход к надежному управлению скоростью асинхронных двигателей среднего размера с использованием нейро-нечеткого динамического управления скользящим режимом. Во-первых, вводится простая динамическая модель асинхронных двигателей. Затем представлено обычное управление скользящим режимом. Чтобы уменьшить явление вибрации, динамическое управление режимом скольжения разработано с использованием вторичной поверхности скольжения PID-типа. Кроме того, чтобы исключить утомительную процедуру проб и ошибок при выборе надлежащей верхней границы неопределенности, неопределенности были оценены с использованием нейро-нечеткой системы.Онлайн-обучение нейро-нечеткому динамическому скользящему режиму управления основано на законе адаптации, полученном из анализа устойчивости. Кроме того, ошибка реконструкции нейро-нечеткой системы компенсируется, чтобы гарантировать асимптотическую сходимость ошибки отслеживания скорости. Результаты моделирования подтверждают, что нейро-нечеткое динамическое управление скользящим режимом устойчиво к различным неопределенностям, включая параметрические вариации, воздействие внешней нагрузки, несмоделированную динамику и возмущения входного напряжения.

Ключевые слова: Асинхронный двигатель, нейро-нечеткие системы, динамическое управление скользящим режимом, ошибка реконструкции, лемма Барбала

DOI: 10.3233/IFS-151601

29, нет. 1, с. 365-376, 2015

Цена: 27,50 евро

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть или приобрести мгновенный доступ

%PDF-1.3 % 670 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 670 103 0000000016 00000 н 0000002430 00000 н 0000002643 00000 н 0000002784 00000 н 0000002815 00000 н 0000002872 00000 н 0000003625 00000 н 0000003880 00000 н 0000003947 00000 н 0000004086 00000 н 0000004192 00000 н 0000004348 00000 н 0000004408 00000 н 0000004529 00000 н 0000004709 00000 н 0000004875 00000 н 0000004992 00000 н 0000005104 00000 н 0000005229 00000 н 0000005382 00000 н 0000005477 00000 н 0000005635 00000 н 0000005737 00000 н 0000005869 00000 н 0000006012 00000 н 0000006161 00000 н 0000006294 00000 н 0000006434 00000 н 0000006575 00000 н 0000006694 00000 н 0000006806 00000 н 0000006936 00000 н 0000007101 00000 н 0000007206 00000 н 0000007340 00000 н 0000007447 00000 н 0000007593 00000 н 0000007787 00000 н 0000007885 00000 н 0000008026 00000 н 0000008190 00000 н 0000008319 00000 н 0000008476 00000 н 0000008584 00000 н 0000008681 00000 н 0000008778 00000 н 0000008898 00000 н 0000008993 00000 н 0000009089 00000 н 0000009182 00000 н 0000009275 00000 н 0000009369 00000 н 0000009463 00000 н 0000009557 00000 н 0000009651 00000 н 0000009745 00000 н 0000009839 00000 н 0000009933 00000 н 0000010027 00000 н 0000010121 00000 н 0000010215 00000 н 0000010309 00000 н 0000010404 00000 н 0000010498 00000 н 0000010593 00000 н 0000010772 00000 н 0000010972 00000 н 0000012059 00000 н 0000013162 00000 н 0000013355 00000 н 0000013644 00000 н 0000013875 00000 н 0000013940 00000 н 0000014166 00000 н 0000016036 00000 н 0000016246 00000 н 0000017337 00000 н 0000017728 00000 н 0000017974 00000 н 0000018342 00000 н 0000018365 00000 н 0000018575 00000 н 0000019670 00000 н 0000020351 00000 н 0000021500 00000 н 0000021522 00000 н 0000022580 00000 н 0000022603 00000 н 0000023725 00000 н 0000023748 00000 н 0000024881 00000 н 0000024903 00000 н 0000025914 00000 н 0000025936 00000 н 0000026142 00000 н 0000026825 00000 н 0000027872 00000 н 0000027894 00000 н 0000028963 00000 н 0000028985 00000 н 0000029125 00000 н 0000002913 00000 н 0000003603 00000 н трейлер ] >> startxref 0 %%EOF 671 0 объект > эндообъект 672 0 объект a_

(PDF) Управление скоростью пятифазных асинхронных двигателей с интегрированной функцией защиты от обрыва фазы с использованием методов прогнозирования тока на основе моделей

4484 IEEE TRA NSA CTI ON S ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 61, НЕТ. 9, SEPTEMBER 2014

[17] Рю Х. М., Ким Дж. В. и Сул С. К. Синхронное управление током

многофазного синхронного двигателя в условиях асимметричного отказа из-за

обрыва фаз, IEEE Trans. Ind Appl., vol. 42, нет. 4, стр. 1062–1070,

июль/авг. 2006.

[18] А. Тани, М. Менгони, Л. Зарри, Г. Серра и Д. Касадей, «Управление многофазными асинхронными двигателями

с нечетным числом фаз при разомкнутой цепи

». фазовые замыкания», IEEE Trans.Power Electron., т. 2, с. 27, нет. 2, стр. 565–

577, февраль 2012 г.

[19] С. Двари и Л. Парса, «Отказоустойчивое управление пятифазными двигателями с постоянными магнитами

с трапециевидной противоЭДС», IEEE Trans . Ind. Electron.,

vol. 58, нет. 2, pp. 476–485, Feb. 2011.

[20] F. Locment, E. Semail, and X. Kestelyn, «Векторный подход на основе управления семифазной машиной с осевым потоком, предназначенной для неисправность»,

IEEE Trans. Инд. Электрон. , том. 55, нет. 10, стр. 3682–3691, октябрь 2008 г.

[21] Л. Парса и Х. А. Толият, «Отказоустойчивые машины с внутренними постоянными магнитами

для гибридных электромобилей», IEEE Trans. Вех. Тех-

№, том. 56, нет. 4, стр. 1546–1552, июль 2007 г.

[22] J. Rodriguez, MP Kazmierkowski, JR Espinoza, P. Zanchetta,

H. Abu-Rub, HA Young и CA Rojas, «State of the искусство конечного

прогнозирующее управление моделью набора управления в силовой электронике», IEEE Trans.

Инд. информ., том. 9, нет. 2, стр. 1003–1016, май 2013 г.

[23] Дж. Родригес, Р. М. Кеннел, Дж. Р. Эспиноза, М. Тринкадо, К. А. Сильва и

К. А. Рохас, «Стратегии высокопроизводительного управления для электрических приводов:

Экспериментальная оценка», IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 59, нет. 2,

, стр. 812–820, февраль 2012 г.

[24] К. Лим, Э. Леви, М. Джонс, Н. Абд Рахим и В. Хью, «FCS-MPC на основе

текущего контроля пятифазного асинхронного двигателя и его сравнение с управлением PI-PWM

», IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 61, нет. 1, стр. 149–

163, январь 2014 г.

[25] М. Р. Арахал, Ф. Барреро, С. Торал, М. Дж. Дюран и Р. Грегор, «Управление многофазным током

с использованием конечного состояния». модельно-предиктивное управление», Control

Eng. Практика, т. 17, нет. 5, стр. 579–587, май 2009 г.

[26] Ф. Барреро, М. Р. Арахал, Р. Грегор, С. Торал и М. Дж. Дюран, «Доказательство

концептуального исследования прогнозирующего управления током для управляемого VSI асимметричные

сдвоенные трехфазные машины переменного тока», IEEE Trans.Ind. Electron., vol. 56, нет. 6,

, стр. 1937–1954, июнь 2009 г.

[27] Ф. Барреро, М. Р. Арахал, Р. Грегор, С. Торал и М. Дж. Дюран, «Метод прогнозирующего тока с одноступенчатой ​​модуляцией

для асимметричная двухфазная индукционная машина

», IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 56,

нет. 6, стр. 1974–1983, июнь 2009 г.

[28] Р. Грегор, Ф. Барреро, С. Торал, М. Дж. Дюран, М. Р. Арахал, Дж. Прието и

Дж. Л. Мора, метод управления для асимметричных приводов с двумя трехфазными асинхронными двигателями

», IET Elect.Приложение Power, том 4,

№. 1, стр. 26–34, январь 2010 г.

[29] Ф. Барреро, Дж. Прието, Э. Леви, Р. Грегор, С. Торал, М. Дюран и М. Джонс,

усовершенствованный метод управления током с прогнозированием для асимметричных приводов двигателей с шестью фазами

», IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 58, нет. 8, стр. 3242–

3252, август 2011 г.

[30] MJ Duran, J. Prieto, F. Barrero, and S. Toral, «Упреждающее управление током

двойных трехфазных приводов с использованием методы ограниченного поиска», IEEE

Trans.Ind. Electron., vol. 58, нет. 8, стр. 3253–3263, август 2011 г.

[31] Дж. Риверос, Ф. Барреро, Э. Леви, М. Дж. Дюран, М. Джонс и С. Торал,

«Пятифазный привод асинхронного двигателя на основе прогнозирующего управления крутящим моментом

», IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 60, нет. 8, стр. 2957–2968,

, август 2013 г.

[32] Х. Гусман, М. Дж. Дюран и Ф. Барреро, «Управление скоростью пятифазных асинхронных двигателей

с условием обрыва фазы и прогностические

текущие методы контроля», в Proc.38-я годовщина. IEEE IECON, Мельбурн,

Виктория, Австралия, 2012 г., стр. 3647–3652.

[33] H. Guzman, MJ Duran и F. Barrero, «Всеобъемлющий анализ неисправностей

пятифазного асинхронного двигателя с разомкнутой фазой», в Proc. 15-е число

Междунар. EPE-PEMC, Нови-Сад, Сербия, 2012 г., стр. LS5b.3-1–LS5b.3-6.

[34] HS Che, MJ Duran, E. Levi, M. Jones, WP Hew, and NA Rahim,

«Послеаварийная работа асимметричной шестифазной асинхронной машины

с одной и двумя изолированными нейтральными точками », в проц.IEEE ECCE, Денвер,

CO, США, 2013 г., стр. 1131–1138.

[35] М. Дж. Дуран, Дж. Прието и Ф. Барреро, «Пространственно-векторная ШИМ с уменьшенным синфазным напряжением

для пятифазных приводов асинхронных двигателей, работающих

в зоне перемодуляции», IEEE Trans. Power Electron., т. 2, с. 28, нет. 8,

, стр. 4030–4040, август 2013 г.

[36] Г. Карраско и К. Сильва, «Метод пространственно-векторной ШИМ для пятифазного

двухуровневого VSI с минимальным введением гармоник в сверхмодуле —

ный регион», IEEE Trans.Ind. Electron., vol. 60, нет. 5, стр. 2042–2053,

, май 2013 г.

. фазовые индукционные машины»,

IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 61, нет. 1, стр. 3–19, январь 2014 г.

[38] А. Йепес, Дж. А. Риверос, Дж. Доваль-Гандой, Ф. Барреро, О. Лопес,

Б. Богадо, М. Джонс и Э. Леви, «Идентификация параметров многофазных

асинхронных машин с распределенными обмотками — Часть 1: методы синусоидального возбуждения

», IEEE Trans.Energy Convers., vol. 27, нет. 4, pp. 1056–

1066, Dec. 2012.

[39] JA Riveros, A. Yepes, F. Barrero, J. Doval-Gandoy, B. Bogado,

O. Lopez, M. Jones, и Э. Леви, «Идентификация параметров многофазных асинхронных машин

с распределенными обмотками. Часть 2: Методы временной области

«, IEEE Trans. Energy Convers., vol. 27, нет. 4, стр. 1067–1077,

, декабрь 2012 г.

Хьюго Гусман получил степень бакалавра технических наук. степень в области электроники

в Папском университете

Хавериана, Богота, Колумбия, в 2009 году и степень М.наук

степень Университета Севильи, Севилья, Испания,

в 2011 году. он работал над

кандидатом наук. степень. В настоящее время он является научным сотрудником

электротехнического факультета Университета

Малаги, Малага, Испания, финансируется за счет технической стипендии Андалусии

(2013).

Марио Х. Дюран родился в Малаге, Испания, в 1975 году.

Он получил степень магистра наук. и доктор философии степени в области электротехники

в Университете Малаги, Малага,

Испания, в 1999 и 2003 годах соответственно.

В настоящее время он является доцентом кафедры электротехники

Университета

Малаги. Его исследовательские интересы включают моделирование

и управление многофазными приводами и системами преобразования возобновляемой энергии

.

Федерико Барреро (M’04–SM’05) получил степень магистра

. и доктор философии степени в области электротехники и электроники

, Университет Севильи, Севилья,

Испания, в 1992 и 1998 годах соответственно.

В 1992 году он поступил на отделение электронной инженерии

Университета Севильи, где в настоящее время является

адъюнкт-профессором. Его недавние интересы включают

сенсорные сети

и управление многофазными приводами переменного тока.

Доктор Барреро был удостоен награды Best Paper Awards

от IE EE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL

ELECTRONICS в 2009 г. и IET Electric Power

Applications в 2010–2011 гг.

Блас Богадо (S’10) родился в Парагвае в 1982 году.

Получил степень магистра наук. степень Университета

Севильи, Севилья, Испания, в 2011 году, где он в настоящее время

работает над докторской степенью. ученая степень по кафедре

системотехники и автоматического управления.

Его исследовательские интересы включают область управления

многофазными двигателями.

Г-н Богадо является получателем программы обучения

для университетских лекторов Министерства образования Испании для получения докторской степени. исследования.

Серджио Торал (M’01–SM’06) получил степень магистра наук. и

к.т.н. Степени в области электротехники и электроники –

Университета Севильи, Севилья, Испания,

1995 и 1999 соответственно.

В настоящее время он является профессором кафедры электронной инженерии

Университета

Севильи. Его недавние исследовательские интересы включают сенсорные сети

и интеллектуальные транспортные системы.

Профессор Торал был удостоен награды Best Paper

Awards от IEEE TRANSACTIONS ON IN-

DUSTRIAL ELECTRONICS в 2009 г. и Института

Engineering and Technology Electric Power Applications в 2010–2011 гг.

Другие асинхронные двигатели: регулирование скорости, параметры тестирования, гармоники и коэффициент мощности | Sankalp Thakur

при увеличении числа полюсов синхронная скорость уменьшается

согласно уравнению крутящего момента, крутящий момент пропорционален (напряжению питания статора)²

  • контроль напряжения ротора
  • контроль частоты
  • контроль напряжения и частоты статора
  • Регулирование тока статора

Асинхронные двигатели не подходят для значительного регулирования скорости.

Нормальный рабочий диапазон типичного асинхронного двигателя ограничивается скольжением менее 5 %, а изменение скорости более или менее пропорционально нагрузке.

С PRCL

ж.

= sPAG , если увеличить скольжение, потери в меди ротора возрастут до

Существуют два основных метода управления скоростью асинхронного двигателя: скольжение

Изменение скорости магнитного поля может быть достигнуто путем изменения электрической частоты или путем изменения количества полюсов .

Изменение скольжения может быть достигнуто путем изменения сопротивления ротора или изменения напряжения на клеммах .

Управление скоростью асинхронного двигателя путем смены полюсов

Возможны 2 подхода:

 Метод последовательных полюсов (старый метод)

Изменение электрической частоты изменит синхронную скорость машины.

Изменение электрической частоты также потребует корректировки напряжения на клеммах, чтобы

поддерживать тот же уровень потока в ядре машины. В противном случае машина будет испытывать:

 a) Насыщение сердечника (эффекты нелинейности)

 b) Чрезмерный ток намагничивания.

Изменение частоты с регулировкой напряжения на клеммах или без нее может дать 2 различных эффекта:

 a) Изменение частоты, регулировка напряжения статора — как правило, изменение скорости и сохранение рабочего крутящего момента.

 b) Переменная частота, постоянное напряжение статора — возможность достижения более высоких скоростей, но снижение

крутящего момента по мере увеличения скорости.

Также могут быть случаи, когда при работе двигателя необходимы обе характеристики; следовательно,

могут быть объединены для получения обоих эффектов.

С появлением полупроводниковых устройств/силовой электроники легко добиться изменения частоты сети, и это

стало более универсальным для различных машин и приложений.

Управление скоростью путем изменения сетевого напряжения

Изменение напряжения на клеммах изменяет рабочую скорость, но также и рабочий крутящий момент. С точки зрения диапазона изменения скорости это не имеет значения, поэтому этот метод подходит только для небольших двигателей.

Управление скоростью путем изменения сопротивления ротора

Это возможно только для приложений с фазным ротором, но за счет снижения эффективности двигателя.

Тест без нагрузки

Тест без нагрузки измеряет потери при вращении и предоставляет информацию о токе намагничивания.

Асинхронный двигатель не нагружен; следовательно, любая нагрузка будет основана на трении и механических потерях.

Ротор будет вращаться с почти синхронной скоростью, поэтому скольжение очень мало.

Схема испытаний без нагрузки и эквивалентная схема асинхронного двигателя показаны ниже: ротор меди

потери R2 и значительно больше, чем реактивное сопротивление ротора X2.

В этом случае эквивалентная схема сводится к последней схеме. Там выходной резистор включен параллельно реактивному сопротивлению намагничивания XM и потерям в сердечнике RC.

В этом двигателе на холостом ходу входная мощность, измеренная счетчиками, должна равняться потерям в двигателе. Потери в меди ротора пренебрежимо малы, так как I2 крайне мало (из-за большого сопротивления нагрузки R2(1-s)/s), поэтому ими можно пренебречь. Потери в меди статора определяются по формуле:

Испытание постоянным током

Это испытание для R1 независимо от R2, X1 и X2.

Напряжение постоянного тока подается на выводы обмоток статора асинхронного двигателя. Поскольку это источник постоянного тока, f = 0, следовательно, в цепи ротора нет индуцированного тока. Ток будет течь по цепи статора.

Реактивное сопротивление равно нулю при постоянном токе. Таким образом, единственной величиной, ограничивающей протекание тока в двигателе, является сопротивление статора, и его можно определить.

Предположим, у нас есть цепь асинхронного двигателя, соединенная звездой, как показано на рисунке:

Шаги:

 Напряжение постоянного тока подается на клемму двигателя, и ток регулируется до номинального состояния

(для имитации нормального рабочего состояния)

 Отмечается напряжение и ток.

Поскольку мы можем определить значение R1, можно рассчитать PSCL. К сожалению, этот метод не является точным, так как он выполняется с использованием источника постоянного тока, в котором не учитываются скин-эффекты, возникающие при приложении к обмоткам переменного напряжения.

Тест с заблокированным ротором

Шаги:

 Ротор заблокирован.

 Напряжение переменного тока подается на клеммы статора, и ток регулируется до состояния полной нагрузки

.

 Измерение напряжения, тока и мощности.

Поскольку ротор заблокирован, следовательно, проскальзывание будет максимальным, поэтому члены R2 малы. Следовательно, основная часть тока будет протекать по цепи ротора, а не по намагничивающей ветви. Таким образом, общая схема сокращается до:

Примечание. Этот тест, как правило, неточен из-за того, что в реальной работе проскальзывание будет меняться от пуска и по мере приближения ротора к рабочей скорости. Поскольку скольжение также будет коррелировать с током ротора и частотой напряжения (при малом скольжении частота мала, при большом скольжении частота высока).Частота будет влиять на реактивное сопротивление ротора. Поэтому этот тест проводится с более низкой частотой питания

25% или менее) для имитации небольшого проскальзывания во время работы. Однако истинное значение X можно найти по следующим формулам:

Поскольку R1 можно найти из теста постоянного тока, мы можем вычислить R2. Значение XLR также можно рассчитать по формулам, приведенным ниже:

Каков метод управления скоростью асинхронных двигателей

Здравствуйте, ребята, надеюсь, вам всем весело в жизни.В сегодняшнем уроке мы рассмотрим метод управления скоростью асинхронных двигателей. В нашей среде работает много двигателей, некоторые из них работают в наших домах, а некоторые в промышленности, чтобы упростить нашу работу. Электродвигатель в настоящее время стал важнейшим источником энергии в наших различных инженерных работах. Назначение и производительность, необходимые для этих двигателей, имеют множество диапазонов. Когда мы обсуждаем часть управления скоростью различных двигателей, мы знаем, что шаговый двигатель и серводвигатели регулируют свою скорость с помощью последовательности импульсов или импульсной волны (импульсная волна или последовательность импульсов — это тип несинусоидальной формы волны, которая включает в себя прямоугольные волны и аналогичные периодические, но асимметричные волны). Но асинхронные двигатели и бесщеточные двигатели постоянного тока регулируют (контролируют) свою скорость с помощью внешнего сопротивления или постоянного напряжения.

Асинхронные двигатели имеют постоянную скорость, что означает, что при всех изменениях нагрузки они имеют почти одинаковую скорость. Регулирование скорости шунтового двигателя постоянного тока может быть изменено без потери его эффективности, но в случае асинхронного двигателя изменение скорости приводит к снижению его эффективности и потери коэффициента мощности. Как мы знаем, почти в каждой отрасли промышленности и в наших домах работает асинхронный двигатель, поэтому его коэффициент регулирования скорости требуется во многих приложениях.В этом посте мы обсудим различные методы управления скоростью асинхронных двигателей и другими их параметрами. Итак, давайте начнем с Что такое метод управления скоростью асинхронных двигателей.

Каковы методы управления скоростью асинхронных двигателей
  • До изобретения современных твердотельных приводов асинхронные двигатели не считались подходящими для таких приложений, где требуется изменение скорости.
  • Для нормальной работы асинхронный двигатель ограничен работой при скольжении менее пяти процентов, и изменение скорости в этом диапазоне почти прямо пропорционально нагрузке двигателя.
  • Хотя, если мы увеличим скольжение двигателя, КПД уменьшится, поскольку мы обсуждали, что потери в меди на роторе (P RCL ) прямо пропорциональны скольжению (S) двигателя. Вспомните эту формулу.

P RCL = SP AG

  • Существует два метода контроля (управления) скорости асинхронного двигателя.
  • Первый – изменить синхронную скорость (n sync ), которая представляет собой скорость вращения магнитного поля статора и ротора.
  • Второй способ заключается в изменении скольжения (скольжения) двигателя в соответствии с нагрузкой на вал двигателя.
  • Синхронная скорость (n sync ) асинхронного двигателя определяется по этой формуле

(n синхронизация ) =120 (f e /p)

  • Из этого уравнения видно, что первый метод изменения синхронной скорости заключается в изменении электрической частоты, а второй — в изменении количества полюсов двигателя.
  • Контроль проскальзывания можно выполнить, изменив сопротивление ротора или напряжение на клеммах (V T ) двигателя.
Методы управления скоростью асинхронных двигателей
  • Существует множество способов управления скоростью асинхронного двигателя. Эти методы описаны ниже.
    • Регулирование скорости асинхронного двигателя путем переключения полюсов.
    • Управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения частоты сети.
    • Управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения сетевого напряжения.
    • Управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения сопротивления ротора.

Давайте подробно обсудим эти методы один за другим.

Регулирование скорости асинхронного двигателя путем переключения полюсов
  • Существует 2 способа изменения числа полюсов в асинхронных двигателях для регулирования скорости двигателя. Эти два описаны ниже.
    • Несколько крыльев статора.
    • Метод последовательных полюсов.
  • Техника вариации полюсов более старая, впервые она была использована в 1897 году.
  • Этот метод работает на том факте, что полюса в установленных витках можно изменять с коэффициентом (2:1), просто изменяя соединения витков витков.
  • На приведенной схеме видно, что статор двухполюсного асинхронного двигателя, к которому мы должны применить метод смены полюсов.
  • Из диаграммы видно, что каждая катушка имеет очень маленькое значение шага, примерно от шестидесяти до девяноста градусов.
  • Ребята на приведенной ниже схеме видно, что фазная обмотка нарисована отдельно для наглядности.
  • Мы можем видеть в цепи, которая обозначена на схеме как (a) , она описывает направление тока, протекающего в фазе a крыльев статора во время нормальной работы.
  • Вы можете видеть, что поле оставило статор в верхней группе фаз (полюс N) и перешло в статор в группе нижних фаз (полюс S).
  • Эти крылья теперь образуют 2 полюса на статоре.
  • Теперь давайте предположим, что направление тока (I), движущегося в нижней группе фаз на статоре, инвертировано, тогда левое поле, определяющее часть двигателя как в нижней, так и в верхней фазной группе, будет вести себя как север (N ) столб. Это явление показано на диаграмме, а его цепь обозначена буквой b на диаграмме.
  • Поток в этом двигателе должен возвращаться к статору между двумя группами фаз, что создает пару результирующих южных (S) магнитных полюсов.
  • Обратите внимание, что теперь на статоре 4 полюса, в два раза больше, чем у предыдущего двигателя.

  • Ротор в этом двигателе имеет конструкцию клетки, как ротор клетки, потому что у этого ротора всегда такое же количество полюсов, как и у статора, и он может изменить свой полюс, так как ни один из полюсов не меняется на статоре.
  • При переключении двигателя с 2-х полюсного на 4-х полюсный результирующий экстремальный крутящий момент асинхронного двигателя может быть таким же, как раньше (присоединение с постоянным крутящим моментом), или половиной его предыдущего значения (квадратичная зависимость в сборе, который используется для вентиляторов), или в два раза больше предыдущего значения (сборка с постоянной выходной мощностью), в зависимости от того, как переставлены лопасти статора.
  • На данной диаграмме показаны вероятные контакты статора и их влияние на кривую момент-скорость.

Недостаток последовательно-полюсного метода изменения скорости

  • Основным недостатком последовательно-полюсного метода изменения скорости должна быть скорость в соотношении (2:1).
  • Старый метод преодоления этого ограничения заключался в использовании нескольких крыльев статора с измененным числом полюсов и подаче питания на один набор крыльев за раз.
  • Например, двигатель мог быть намотан с 4-полюсным и 6-полюсным набором статорных крыльев, а его синхронная (n syn ) скорость по шестидесятигерцовой схеме могла переключаться от (1800 до 1200 об/мин). мин) только путем подачи питания на другой набор крыльев.
  • Бестактно многочисленные обмотки статора увеличивают расход двигателя и поэтому используются только в случае крайней необходимости.
  • Объединив технологию результирующих полюсов с многочисленными статорными обмотками, можно создать 4-скоростной асинхронный двигатель.
  • Например, с изолированными 4-х и 6-ти полюсными лопастями можно сделать двигатель частотой 60 Гц, способным работать при (600, 900, 1200 и 1800 об/мин).
Управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения частоты сети
  • Если мы изменим частоту, подаваемую на статор, то изменение вращательного магнитного поля будет прямо пропорционально изменению частоты и на кривой крутящий момент-скорость, положение точки холостого хода также изменится, вы можете наблюдать это изменение на заданной схеме.
  • Синхронная скорость (n sync ) двигателя при номинальных условиях называется базовой скоростью .
  • Изменяя частоту, можно установить скорость двигателя меньше или больше базовой скорости.
  • Точно спроектированный частотно-регулируемый асинхронный двигатель может быть очень гибким.
  • Он может изменить скорость двигателя от пяти процентов до двухкратной базовой скорости.
  • Чтобы обеспечить продолжительную и безопасную работу двигателя, при изменении частоты должен быть крутящий момент, а напряжение должно быть на определенном уровне.
  • Когда двигатель работает на скорости ниже базовой скорости, необходимо уменьшить приложенное напряжение на статоре для правильной работы двигателя.
  • Снижение приложенного напряжения статора должно быть линейным с уменьшением частоты статора. Эта процедура известна как «Если мы этого не сделаем, уровень насыщения материала сердечника, которым является сталь, увеличится, и через двигатель будет проходить большой ток намагничивания».
Что такое снижение номинальных характеристик асинхронного двигателя
  • Чтобы узнать требования по снижению номинальных характеристик, вспомните, что асинхронный двигатель в основном представляет собой револьверный (вращающийся) трансформатор.
  • Как известно, в трансформаторе значение потока в сердечнике трансформатора можно измерить по закону Фарадея об электромагнитной индукции.

V(t) = -N (dø/dt)

  • Если на сердечник подается напряжение (V(t) = V M Sinwt), то результирующий поток будет равен.

Ø(t)=1/N р

=1/N р

Ø(t)=Vm/wN P (coswt)

  • Из уравнения видно, что частота выходит из знаменателя.
  • Таким образом, если частота, подаваемая на статор, уменьшится на десять процентов, в то время как величина напряжения, подаваемого на статор, останется постоянной, поток в сердечнике двигателя возрастет почти на десять процентов, а ток намагничивания (Im) мотор поднимется.
  • На ненасыщенном участке кривой намагничивания двигателя скачок тока намагничивания (Im) также составит почти десять процентов.
  • Однако в области насыщения кривой намагничивания двигателя увеличение магнитного потока на десять процентов требует более высокого увеличения тока намагничивания (Im).
  • Асинхронные двигатели обычно сконструированы так, чтобы работать вблизи точки насыщения на их кривых намагничивания, поэтому скачок потока из-за снижения частоты вызовет экстремальные токи намагничивания в двигателе.
  • Чтобы остановить чрезмерные токи намагничивания (Im), обычно уменьшают напряжение, приложенное к статору, прямо пропорционально уменьшению частоты, когда частота становится ниже номинальной частоты двигателя.
  • Из приведенного уравнения видно, что напряжение, приложенное к статору, находится в числителе уравнения, а частота находится в знаменателе этого уравнения, поэтому мы можем сделать вывод, что эти 2 противодействуют друг другу, а ток намагничивания не изменяется.

Ø(t)=(Vm/wN P ) (coswt)

  • Когда напряжение, подаваемое на двигатель, изменяется линейно с частотой меньше базовой скорости, значение потока в роторе остается почти постоянным.
  • Таким образом, предельный крутящий момент, который может обеспечить двигатель, также остается выше. Но номинальная мощность двигателя должна уменьшаться с уменьшением частоты, чтобы избежать перегрева схемы статора.
  • Мощность, подаваемая на трехфазный асинхронный двигатель, может быть определена по формуле
  • .

P=√3V L I L cosø

  • Из этого уравнения видно, что по мере уменьшения V L мощность также будет уменьшаться, и в результате увеличивается ток, что вызывает перегрев двигателя.
  • Учитывая, что на диаграмме показана группа кривых характеристики крутящего момента асинхронного двигателя и скорости для скоростей ниже базовой скорости, предположим, что величина напряжения статора колеблется линейно с частотой.

 

  • Когда частота, подаваемая на двигатель, превышает значение номинальной частоты двигателя, напряжение статора остается постоянным на номинальных значениях.
  • Хотя меры по насыщению позволяют поднять напряжение выше номинального значения в таких условиях, оно ограничено номинальным напряжением, чтобы обеспечить защиту изоляции обмоток двигателя.
  • Чем больше частота выше базовой скорости, тем выше будет знаменатель уравнения.

Ø(t)=(Vm/wN P ) (coswt)

  • При этом параметры числителя остаются постоянными выше номинальной частоты, результирующий магнитный поток в двигателе снижается, а вместе с ним снижается и экстремальный крутящий момент.
  • На данной диаграмме показана группа кривых асинхронного двигателя от скорости вращения для скоростей, превышающих базовую скорость, при условии, что напряжение статора остается постоянным.
  • Если напряжение на статоре изменяется линейно с частотой ниже базовой скорости и остается постоянным при номинальном значении выше базовой скорости, то результирующая группа моментно-скоростных характеристик изображается на данном графике. номинальная скорость двигателя 1800 об/мин.

Недостаточное управление скоростью двигателя путем изменения частоты сети

  • Несколько лет назад основным недостатком была необходимость в специальном генераторе или механическом преобразователе частоты для изменения частоты питания.
  • Эта проблема исчезла с разработкой современных полупроводниковых частотно-регулируемых электроприводов.
  • Фактически, изменение частоты в полупроводниковых электроприводах стало необходимым методом управления скоростью путем изменения частоты.
  • Главное, что вы должны иметь в виду, что этот метод может применяться к любому асинхронному двигателю для управления скоростью, но метод смены полюсов не применим ни к одному двигателю без специальных крыльев статора.
Управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения сетевого напряжения
  • Крутящий момент асинхронного двигателя прямо пропорционален квадрату приложенного напряжения.
  • Если нагрузка на валу асинхронного двигателя имеет моментно-скоростную характеристику, подобную приведенной на данной схеме, то скорость вращения асинхронного двигателя можно регулировать (управлять) в определенном пределе путем изменения напряжения сети.
  • Управление скоростью методом изменения сетевого напряжения используется для небольших двигателей, таких как двигатель вентилятора.
Управление скоростью асинхронного двигателя путем изменения сопротивления ротора
  • В случае асинхронного двигателя с фазным ротором можно изменить фигуру кривой крутящий момент-скорость, добавив дополнительные резисторы в схему ротора асинхронного двигателя.
  • После добавления резистора в схему ротора на данной диаграмме показана новая кривая характеристики момент-скорость.

 

  • Если у нас есть кривая крутящий момент-скорость нагрузки двигателя, как показано на данной диаграмме, то изменение сопротивления ротора будет изменять скорость двигателя.
  • Но добавление дополнительных резисторов в цепь ротора снизит КПД двигателя.
  • Этот метод изменения скорости обычно используется в течение короткого промежутка времени из-за потери эффективности двигателя.

Вы также можете прочитать некоторые статьи, связанные с асинхронным двигателем. Это описано здесь.

Это подробный и хорошо объясненный учебник по методу управления скоростью асинхронных двигателей, я упомянул все и все, что связано с методом управления скоростью асинхронных двигателей. Если у вас есть какие-либо вопросы, можете задать их в комментариях. Увидимся в следующем руководстве, Твердотельные асинхронные двигатели.

Автор: Генри
//www.theengineeringknowledge.com

Я профессиональный инженер, выпускник известного инженерного университета, также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях.Я также являюсь автором технического контента, мое хобби — исследовать новые вещи и делиться ими с миром. Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

Управление скоростью асинхронных двигателей

Управление скоростью асинхронных двигателей:

Асинхронный двигатель практически представляет собой двигатель с постоянной скоростью, такой как шунтирующий двигатель постоянного тока. Но скорость шунтирующего двигателя постоянного тока можно плавно изменять с помощью реостатов. За счет чего сохраняется регулирование скорости и КПД шунтирующего двигателя постоянного тока.Но когда мы рассматриваем случай асинхронных двигателей, очень трудно добиться плавного регулирования скорости. Каким-то образом, если мы добьемся плавного управления скоростью, производительность асинхронных двигателей с точки зрения коэффициента мощности, эффективности и т. д. пострадает.

Для асинхронных двигателей мы знаем, что

N = N с (1 – с)

Из приведенного выше выражения можно сказать, что управление скоростью асинхронных двигателей обычно зависит либо от скольжения, либо от синхронной скорости асинхронного двигателя. моторы.

Точно так же крутящий момент, создаваемый асинхронными двигателями, может быть записан как

T ∝ (sE 2 2 R 2 ) / [R 2 2

+ ) 60 5 + 2 ]

Таким образом, при изменении таких параметров, как R 2 , E 2 , чтобы поддерживать постоянный крутящий момент в условиях постоянной нагрузки, двигатель реагирует изменением своего скольжения. Из-за чего их скорость эффективно изменяется.

Таким образом, скорость асинхронного двигателя можно контролировать двумя основными способами:
 
(1) .Со стороны статора
            • Контроль скорости, различной частотой поставок
            • Контроль скорости по напряжению питания
            • Контроль скорости, контролируя статора полюсов
        (2). Слома ротора
            • Kramer System
            • Scherbius System

         

        [1]. Со стороны статора

        Со стороны статора асинхронных двигателей он включает следующие методы.

        • Управление скоростью путем изменения частоты питания

        Синхронная скорость асинхронного двигателя определяется выражением

        N с = 120f / P спектр. Это обеспечивает плавное регулирование скорости асинхронных двигателей. Поток в воздушном зазоре асинхронного двигателя определяется выражением

        Ф g = (1 / 4,44K 1 T ph2 )*(V / f)

        Где        K 1 = статор

        T фаза 2 = число оборотов обмотки статора на фазу

        В = напряжение питания

        f = частота питания

        Из приведенного выше выражения, изменение частоты питания влияет на значение потока воздушного зазора.Это может привести к насыщению сердечников статора и ротора. Такое резкое изменение вызовет резкое увеличение тока холостого хода (намагничивания) двигателя. Итак, нам нужно поддерживать поток в воздушном зазоре при изменении частоты питания. Чтобы сделать это, напряжение питания также должно быть изменено, чтобы поддерживать постоянное отношение V/f в приведенном выше выражении, что также будет поддерживать постоянным поток в воздушном зазоре. Когда этот метод реализуется на практике, требуется входное питание с постоянным напряжением и постоянной частотой.Затем этот источник питания подается на преобразователь для преобразования в источник постоянного тока. Затем этот источник постоянного тока подается на инвертор, который преобразует его в источник переменного напряжения с переменной частотой, который подается на асинхронный двигатель, чтобы поддерживать постоянное отношение V/f и плавно регулировать скорость.

        • Контроль скорости по напряжению питания

        Мы знаем, что

        T α (SE 2 2 R 2 ) / [R 2 2 + (SX 2 ) 2 ]

        Нет E 2 , ЭДС ротора в состоянии покоя зависит от напряжения питания V.

        Следовательно, E 2 α V

        также, для низкой скольжения, которая является рабочей областью индукционного двигателя,

        (SX 2 ) 2 << R 2

        , и это может пренебрегать от вышеуказанного выражения и его можно записать как

        т α SV 2 R 2 / R 2 2 α SV 2 / R 2 α SV 2 для постоянного r 2 .

        Теперь, если напряжение питания снижается ниже номинального значения, крутящий момент уменьшается в соответствии с приведенным выше уравнением, но для обеспечения той же нагрузки необходимо развивать такой же крутящий момент, поэтому значение скольжения увеличивается, а создаваемый крутящий момент остается прежним. . Увеличение скольжения означает, что двигатель реагирует более низкой скоростью на снижение напряжения питания. Следовательно, изменяя напряжение питания, можно регулировать скорость асинхронного двигателя.

        • Управление скоростью путем управления полюсами статора:

        Этот метод также называется последовательной или тандемной работой асинхронных двигателей.В этом методе два асинхронных двигателя монтируются на одном валу. Основное требование для этого метода заключается в том, что один двигатель должен быть типа с контактными кольцами, который называется основным двигателем, а другой должен быть любого типа, называемого вспомогательным двигателем. Статор основного двигателя питается от источника переменного тока, а питание вспомогательного двигателя осуществляется с частотой скольжения от токосъемных колец основного двигателя. Это известно как каскадирование. Если крутящий момент, создаваемый обоими двигателями, действует в одном направлении, это называется кумулятивным каскадированием, но когда крутящий момент, создаваемый обоими двигателями, действует в противоположном направлении, это называется дифференциальным каскадированием.

        Таким образом, мы можем написать для кумулятивной каскадирования

        N = 120F / P A + P B

        и для дифференциального каскада,

        N = 120F / P A — P B

        где N = полезная скорость двигателей

        f = частота сети

        P A = количество полюсов основного двигателя

        P B = количество полюсов вспомогательного двигателя

        [2]. Со стороны ротора:

        В этом методе в цепь ротора подается напряжение.Частота цепи ротора является частотой скольжения, и, следовательно, подаваемое напряжение должно иметь частоту скольжения. Возможно, что подаваемое напряжение может противодействовать ЭДС наведения ротора или может усиливать ЭДС наведения. Если подаваемое напряжение не совпадает по фазе с ЭДС индукции, эффективное сопротивление ротора уменьшается. С другой стороны, если произойдет обратное, эффективное сопротивление увеличится. Таким образом, контролируя величину подаваемого напряжения или ЭДС, можно контролировать сопротивление ротора и эффективную скорость.Когда дело доходит до практической реализации, используются два метода, которые описаны ниже.

        В этой системе должен быть установлен главный асинхронный двигатель, скорость которого должна регулироваться. Также размещены два дополнительных компонента: двигатель постоянного тока и вращающийся преобразователь. Токосъемные кольца главного двигателя подключены к стороне переменного тока вращающегося преобразователя. Сторона постоянного тока вращающегося преобразователя питает коммутатор шунтирующего двигателя постоянного тока, который напрямую соединен с валом основного двигателя.Для возбуждения обмотки возбуждения двигателя постоянного тока и обмотки возбуждения вращающегося преобразователя требуется отдельный источник постоянного тока. А в обмотку возбуждения двигателя постоянного тока вводится переменное сопротивление, которое действует как регулятор возбуждения.

        При управлении регулятором поля переменное поле двигателя постоянного тока управляет скоростью асинхронного двигателя. Из-за регулирования поля изменяется противо-ЭДС двигателя, что вызывает изменение постоянного напряжения на коммутаторе, из-за чего изменяется постоянное напряжение на стороне постоянного тока вращающегося преобразователя.Таким образом, вращающийся преобразователь имеет фиксированное соотношение боковых напряжений переменного и постоянного тока. Следовательно, напряжение на стороне переменного тока также изменится. Это переменное напряжение подается на токосъемные кольца основного асинхронного двигателя. За счет этого процесса достигается требуемое регулирование скорости.

        Для этого метода требуется вспомогательная 3- или 6-фазная коллекторная машина переменного тока, называемая машиной Шербиуса. Эта машина возбуждается на частоте скольжения от ротора главного асинхронного двигателя посредством регулирования трансформатора. Отводы на регулирующем трансформаторе могут изменяться, благодаря чему изменяется напряжение, развиваемое в роторе машины Шербиуса, которое вводится в ротор основного асинхронного двигателя.Это регулирует скорость асинхронного двигателя. Машина Щербиуса подключается непосредственно к асинхронному двигателю, питаемому от сети, так что его скорость отклоняется от заданного значения только на величину скольжения вспомогательного асинхронного двигателя. Для любого заданного набора регулирующих трансформаторов скорость основного двигателя остается практически постоянной независимо от изменений нагрузки.

        Похожие темы;

        1. Основы асинхронных двигателей
        2. Методы пуска асинхронных двигателей
        3. Основы трехфазных асинхронных двигателей
        4. Почему асинхронный двигатель используется в крановых токосъемных двигателях?
        5. Почему контактное кольцо используется в асинхронном двигателе?

        Проскальзывание асинхронных двигателей переменного тока и способы его минимизации

        Маури Пелтола, ABB Oy, приводы

        Асинхронный двигатель переменного тока часто называют рабочей лошадкой отрасли.Это потому, что он предлагает пользователям простую, прочную конструкцию, простоту обслуживания и экономичную цену. Эти факторы способствовали стандартизации и развитию производственной инфраструктуры, что привело к созданию обширной установленной базы двигателей; более 90 процентов всех двигателей, используемых в промышленности во всем мире, являются асинхронными двигателями переменного тока.

        Несмотря на эту популярность, асинхронный двигатель переменного тока имеет два основных ограничения:

        1. стандартный двигатель не является настоящей машиной с постоянной скоростью; и
        2. по своей природе не способны обеспечить работу с переменной скоростью.

        Оба эти ограничения требуют рассмотрения, поскольку требования к качеству и точности двигателей/приводов продолжают расти.

        В этой статье объясняется причина первого ограничения — скольжения — и способы его минимизации. Кроме того, подробно описаны наилучшие методы управления скоростью двигателя с помощью имеющейся в настоящее время силовой электроники, включая технологию, позволяющую свести к минимуму негативное влияние проскальзывания.

        Проскальзывание двигателя необходимо для создания крутящего момента
        Асинхронный двигатель переменного тока состоит из двух основных узлов – статора и ротора.Конструкция статора состоит из стальных пластин, имеющих форму полюсов. Вокруг этих полюсов намотаны катушки из медной проволоки. Эти первичные обмотки подключены к источнику напряжения для создания вращающегося магнитного поля. Трехфазные двигатели с обмотками, расположенными на расстоянии 120 электрических градусов друг от друга, являются стандартными для промышленного, коммерческого и бытового использования.

        Ротор представляет собой еще один узел, состоящий из пластин на стальном сердечнике вала. В радиальных пазах по периферии пластин размещены стержни ротора – литые алюминиевые или медные проводники, закороченные на концах и расположенные параллельно валу.Расположение стержней ротора напоминает беличью клетку; отсюда и известный термин асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Название «асинхронный двигатель» происходит от переменного тока (AC), «индуцируемого» в ротор посредством вращающегося магнитного потока, создаваемого в статоре.

        Крутящий момент двигателя создается за счет взаимодействия токов, протекающих в стержнях ротора, и вращающегося магнитного поля статора. В реальной работе скорость ротора всегда отстает от скорости магнитного поля, что позволяет стержням ротора пересекать силовые линии магнитного поля и создавать полезный крутящий момент.Эта разница скоростей называется скоростью скольжения. Скольжение также увеличивается с нагрузкой и необходимо для создания крутящего момента.

        Рис. 1. Асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором открыт, чтобы показать конструкцию статора и ротора, вал с подшипниками и охлаждающий вентилятор.

        Скольжение зависит от параметров двигателя
        По формальному определению скольжение (с) асинхронного двигателя составляет:

        Для малых значений скольжения двигателя скольжение (s) пропорционально сопротивлению ротора, частоте напряжения статора и моменту нагрузки и обратно пропорционально второй степени напряжения питания.Традиционный способ управления скоростью асинхронного двигателя с фазным ротором заключается в увеличении скольжения путем добавления сопротивления в цепи ротора. Скольжение маломощных двигателей выше, чем у мощных двигателей, из-за более высокого сопротивления обмотки ротора в меньших двигателях.

        Как видно из таблицы 1, двигатели меньшего размера и двигатели с более низкой скоростью обычно имеют более высокое относительное скольжение. Однако также доступны большие двигатели с высоким скольжением и малые двигатели с малым скольжением.

        Вы можете видеть, что скольжение при полной нагрузке варьируется от менее чем одного процента (в двигателях высокой мощности) до более чем пяти процентов (в двигателях малой мощности).Эти различия могут вызвать проблемы с распределением нагрузки при механическом соединении двигателей разных размеров. При низкой нагрузке распределение примерно правильное, но при полной нагрузке двигатель с более низким скольжением берет на себя большую долю нагрузки, чем двигатель с более высоким скольжением.

        Таблица 1. Проскальзывание выбранных двигателей NEMA из алюминия и чугуна с синхронной скоростью в диапазоне от 3600 до 900 об/мин.

        Как показано на рисунке 2, скорость вращения ротора уменьшается пропорционально крутящему моменту нагрузки.Это означает, что скольжение ротора увеличивается в той же пропорции.

        Рис. 2. Кривая скорости асинхронного двигателя. Скольжение — это разница скорости вращения ротора по сравнению с синхронной скоростью. CD = AD – BD = AB.

        Относительно высокий импеданс ротора требуется для хороших пусковых характеристик при полном напряжении (что означает высокий крутящий момент при низком токе), а низкий импеданс ротора необходим для низкого проскальзывания скорости при полной нагрузке и высокой эффективности работы.Кривые на рис. 3 показывают, как более высокий импеданс ротора в двигателе B снижает пусковой ток и увеличивает пусковой момент, но вызывает большее скольжение, чем в стандартном двигателе A.

        Рис. 3. Кривые крутящий момент/скорость и ток/скорость для стандартного двигателя A (сплошные линии) и двигателя с высоким крутящим моментом B (пунктирные линии).

        Методы уменьшения проскальзывания — выбор двигателя, увеличенный размер
        Использование синхронных двигателей, реактивных двигателей или двигателей с постоянными магнитами может решить проблему скольжения, поскольку в этих трех типах двигателей нет измеримого скольжения.Синхронные двигатели используются для очень мощных и очень маломощных приложений, но в меньшей степени в диапазоне средней мощности, где многие типичные промышленные приложения. Также используются реактивные двигатели, но их соотношение мощность/масса не очень хорошее, и поэтому они менее конкурентоспособны, чем асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

        Потенциально растущим рынком являются двигатели с постоянными магнитами (PM), используемые с электронными приводами с регулируемой скоростью (ASD). Основные преимущества: точное регулирование скорости без проскальзывания; высокий КПД при низких потерях ротора; и гибкость выбора очень низкой базовой скорости (устранение необходимости в коробках передач).Использование двигателей с постоянными магнитами по-прежнему ограничивается некоторыми специальными приложениями, в основном из-за высокой стоимости и отсутствия стандартизации.

        Выбор асинхронного двигателя переменного тока увеличенного размера — второй способ уменьшить скольжение. Почему? — Большие двигатели обычно имеют меньшее скольжение, и скольжение уменьшается при частичной (а не полной) нагрузке двигателя.

        Пример: См. Таблицу 1. Требуемая мощность составляет 10 л.с. при частоте вращения около 1800 об/мин и требуется точность скорости 1,5%.Мы знаем, что у двигателя мощностью 10 л.с. проскальзывание составляет 4,4 процента. Можем ли мы достичь точности 1,5 процента с двигателем мощностью 15 л.с.? Ответ: Проскальзывание двигателя мощностью 15 л.с. при полной нагрузке составляет 2,2%, а при нагрузке только 10/15 = 0,67. Скольжение составит 67 процентов от 2,2 и равно 1,47 процента, что соответствует установленным требованиям. Недостатки чрезмерного размера: более крупные двигатели требуют более высокого энергопотребления, что увеличивает капиталовложения и эксплуатационные расходы.

        Привод переменного тока с регулируемой скоростью часто является лучшим решением
        Неотъемлемые ограничения асинхронного двигателя переменного тока, упомянутые в начале этой статьи, — отсутствие постоянной скорости и отсутствие управления скоростью — могут быть решены с помощью регулируемого управления скоростью (ASD).Наиболее распространенные сегодня приводы переменного тока основаны на широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Постоянное линейное напряжение переменного тока с частотой 60 или 50 циклов в секунду от питающей сети выпрямляется, фильтруется, а затем преобразуется в переменное напряжение и переменную частоту. Когда этот выход преобразователя частоты подключен к двигателю переменного тока, можно регулировать скорость двигателя.

        Рис. 4. Простая система управления с приводом переменного тока: регулирование скорости насоса регулирует уровень воды в водонапорной башне.

        При использовании привода переменного тока для регулирования скорости двигателя во многих случаях проскальзывание двигателя больше не является проблемой. Скорость двигателя не является основным параметром управления; скорее, это может быть уровень жидкости (как на рис. 4), давление воздуха, температура газа или что-то еще. По-прежнему существует множество приводов, где требуется высокая точность статической скорости и/или точность динамической скорости. Такими приложениями являются печатные машины, экструдеры, бумагоделательные машины, краны, лифты и т. д.

        Также во многих машинах и конвейерах необходимо синхронизировать управление скоростью между секциями, приводимыми в движение отдельными двигателями. Вместо увеличения мощности двигателей для устранения погрешности скорости, вызванной проскальзыванием, может быть лучше использовать состав секционных приводов с отдельными инверторами для каждого отдельного двигателя. Инверторы подключены к шине постоянного напряжения, питаемой от общего выпрямителя. Это очень энергоэффективное решение, поскольку приводные секции машин могут использовать энергию торможения замедляющих секций (рекуперация).

        Компенсация скольжения может быть добавлена ​​к приводам переменного тока, чтобы уменьшить эффект скольжения двигателя. Сигнал крутящего момента нагрузки добавляется к регулятору скорости для увеличения выходной частоты пропорционально нагрузке. Компенсация скольжения не может составлять 100 % от величины скольжения из-за колебаний температуры ротора, которые могут вызвать чрезмерную компенсацию и нестабильное управление. Но компенсация может достигать точности до 80 процентов, а это означает, что проскальзывание может быть уменьшено с 2,4 процента до примерно 0,5 процента.

        Рис. 5.Эффект компенсации скольжения.

        Векторное и прямое управление крутящим моментом улучшает управление скоростью
        Новейшими высокопроизводительными технологиями в области приводов с регулируемой скоростью являются векторное управление и прямое управление крутящим моментом, DTC™. Оба они используют какую-то модель двигателя и подходящие алгоритмы управления для управления крутящим моментом и потоком двигателя вместо параметров напряжения и частоты, используемых в приводах с ШИМ. Разница между традиционным векторным управлением и DTC заключается в том, что DTC не имеет фиксированной схемы переключения для каждого цикла напряжения.DTC, технология, принадлежащая ABB, вместо этого переключает инвертор в соответствии с потребностями нагрузки, рассчитанными/регулируемыми 40 000 раз в секунду. Это делает DTC особенно быстрым во время мгновенных изменений нагрузки и сводит к минимуму необходимость/эффект резких изменений скорости, когда нагрузка/процесс находится в работе.

        Что такое прямое управление крутящим моментом, DTC?
        DTC — это оптимизированный принцип управления приводами переменного тока, в котором переключение инвертора напрямую управляет потоком и крутящим моментом двигателя/нагрузки.

        Рис. 6. Блок-схема прямого управления крутящим моментом, DTC.

        Измеряемыми входными значениями для управления DTC являются ток двигателя , звено постоянного тока и напряжение. Напряжение определяется по напряжению звена постоянного тока и положениям переключателя инвертора. Сигналы напряжения и тока являются входными данными для точной модели двигателя, которая выдает точное фактическое значение потока и крутящего момента статора каждые 25 микросекунд.

        Двухуровневые компараторы крутящего момента и магнитного потока двигателя сравнивают фактические значения с эталонными значениями, выдаваемыми эталонными контроллерами крутящего момента и магнитного потока.Выходы этих двухуровневых контроллеров обновляются каждые 25 микросекунд и указывают, нужно ли изменять крутящий момент или магнитный поток.

        В зависимости от выходных сигналов двухуровневых контроллеров логика переключения напрямую определяет оптимальные положения переключателя инвертора. Это означает, что каждый отдельный импульс напряжения определяется отдельно на «атомарном уровне». Положения переключателя инвертора снова определяют напряжение и ток двигателя, которые, в свою очередь, влияют на крутящий момент и магнитный поток двигателя (поскольку этот контур управления замкнут, в большинстве приложений отпадает необходимость в энкодерах).

        Рис. 7. Сравнение ШИМ-модуляции и управления приводом DTC во время воздействия нагрузки: от A до B с PWM-управлением и от A до C с управлением DTC.

        Причина, по которой управление DTC реагирует быстрее, чем управление PWM, показана на рис. 7. Двигатель работает с низкой нагрузкой в ​​​​точке A, и нагрузка ступенчато увеличивается до высокой нагрузки. Более высокий крутящий момент при ШИМ-контроле достигается за счет снижения скорости от A до B. Это довольно медленная процедура.Более высокий крутящий момент при управлении DTC достигается прямым увеличением крутящего момента от A до C, и эта процедура примерно в десять раз (10x) быстрее, чем при управлении PWM.

        Компенсация скольжения с помощью DTC происходит мгновенно и обеспечивает точность, которая обычно составляет 10 % от номинального скольжения двигателя. Это означает точность скорости от 0,1 до 0,5 процента. Это позволяет использовать приводы DTC во многих приложениях, где ранее требовалось векторное управление на основе тахометра. Для приложений, требующих еще более высокой точности, к приводу DTC можно добавить импульсный энкодер.

        Свяжитесь с автором по адресу: [email protected]

        За дополнительной информацией о ABB Drives & Power Electronics обращайтесь: Бекки Нетери, менеджер по маркетинговым коммуникациям, ABB Inc., подразделение продуктов автоматизации, приводы и силовая электроника, 16250 West Glendale Drive New Berlin, WI 53151-2840, тел: (262 ) 785-8363, факс: (262) 780-5120, электронная почта: [email protected], http://www.abb-drives.com

        .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*