Регулировка скорости асинхронного двигателя схема: Регулировка оборотов асинхронного двигателя своими руками

Содержание

От чего зависят обороты асинхронного двигателя. Регулирование скорости асинхронного двигателя

Наиболее распространены следующие способы регулирования скорости асинхронного двигателя : изменение дополнительного сопротивления цепи ротора, изменение напряжения, подводимого к обмотке статора, двигателя изменение частоты питающего напряжения, а также переключение числа пар полюсов.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя путем введения резисторов в цепь ротора

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя переключение числа пар полюсов

Ступенчатое регулирование скорости можно осуществить, используя специальные .

Из выражения n о = 60f /р следует, что при изменении числа пар полюсов р получаются механические характеристики с разной частотой вращения n о магнитного поля статора. Так как значение р определяется целыми числами, то переход от одной характеристики к другой в процессе регулирования носит ступенчатый характер.

Существует два способа изменения числа пар полюсов. В первом случае в пазы статора укладывают две обмотки с разным числом полюсов. При изменении скорости к сети подключается одна из обмоток. Во втором случае обмотку каждой фазы составляют из двух частей, которые соединяют параллельно или последовательно. При этом число пар полюсов изменяется в два раза.

Рис. 7. Схемы переключения обмоток асинхронного двигателя: а — с одинарной звезды на двойную; б — с треугольника на двойную звезду

Регулирование скорости путем изменения числа пар полюсов экономично, а механические характеристики сохраняют жесткость. Недостатком этого способа является ступенчатый характер изменения частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Выпускаются двухскоростные двигатели с числом полюсов 4/2, 8/4, 12/6. Четырехскоростной электродвигатель с полюсами 12/8/6/4 имеет две переключаемые обмотки.

Использованы материалы книги Дайнеко В.А., Ковалинский А.И. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий.

Почти все станки в качестве электропривода оснащаются асинхронными двигателями. У них простая конструкция и не высокая стоимость. В связи с этим важным оказывается регулирование скорости асинхронного двигателя. Однако в стандартной схеме включения управлять его оборотами можно только с помощью механических передаточных систем (редукторы, шкивы), что не всегда удобно. Электрическое управление оборотами ротора имеет больше преимуществ, хотя оно и усложняет схему подключения асинхронного двигателя.

Для некоторых узлов автоматического оборудования подходит именно электрическое регулирование скорости вращения вала асинхронного электродвигателя. Только так можно добиться плавной и точной настройки рабочих режимов. Существует несколько способов управления частотой вращения путём манипуляций с частотой, напряжением и формой тока. Все они показаны на схеме.

Из представленных на рисунке способов, самыми распространёнными для регулирования скорости вращения ротора являются изменение следующих параметров:

· напряжения подаваемого на статор,

· вспомогательного сопротивления цепи ротора,

· числа пар полюсов,

· частоты рабочего тока.

Последние два способа позволяют изменять скорость вращения без значительного снижения КПД и потери мощности, остальные способы регулировки способствуют снижению КПД пропорционально величине скольжения. Но и у тех и других есть свои преимущества и недостатки. Поскольку чаще всего на производстве применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, то все дальнейшие обсуждения будут касаться именно этого типа электродвигателей.

Для частотного регулирования применяют в основном полупроводниковые преобразователи. Их принцип действия основан на особенности работы асинхронного двигателя, где частота вращения магнитного поля статора зависит от частоты напряжения питающей сети. Скорость вращения поля статора определяется по следующей формуле:

n1 = 60f/p, где n1 — частота вращения поля (об/мин), f-частота питающей сети (Гц), p-число пар полюсов статора, 60 — коэффициент пересчета мерности.

Для эффективной работы асинхронного электродвигателя без потерь нужно вместе с частотой изменять и подаваемое напряжение. Напряжение должно меняться в зависимости от момента нагрузки. Если нагрузка постоянная, то напряжение изменяется пропорционально частоте.

Современные частотные регуляторы позволяют уменьшать и увеличивать обороты в широком диапазоне. Это обеспечило их широкое применение в оборудовании с управляемой протяжкой, например, в многоконтактных станках сварной сетки. В них скорость вращения асинхронного двигателя, приводящего в движение намоточный вал, регулируется полупроводниковым преобразователем. Такая регулировка позволяет оператору, следящему за правильностью выполнения технологических операций, ступенчато ускоряться или замедляться по мере настройки станка.

Остановимся на принципе работы преобразователя частоты более подробно. В его основе лежит принцип двойного преобразования. Состоит регулятор из выпрямителя, импульсного инвертора и системы управления. В выпрямителе синусоидальное напряжение преобразуется в постоянное и подаётся на инвертор. В составе силового трёхфазного импульсного инвертора есть шесть транзисторных переключателей. Через эти автоматические ключи постоянное напряжение подаётся на обмотки статора так, что в нужный момент на соответствующие обмотки поступает то прямой, то обратный ток со сдвигом фаз 120°. Таким образом, постоянное напряжение трансформируется в переменное трёхфазное напряжение нужной амплитуды и частоты.

Необходимые параметры задаются через модуль управления. Автоматическая регулировка работы ключей осуществляется по принципу широтно-импульсной модуляции. В качестве силовых переключателей используются мощные IGBT-транзисторы. Они, по сравнению с тиристорами, имеют высокую частоту переключения и выдают почти синусоидальный ток с минимальными искажениями. Не смотря на практичность таких устройств, их стоимость для двигателей средней и высокой мощности остаётся очень высокой.

Регулировка скорости вращения асинхронного двигателя методом изменения числа пар полюсов также относится к наиболее распространённым методам управления электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Такие моторы называются многоскоростными. Есть два способа осуществления этого метода:

· укладывание сразу нескольких обмоток с разными числами пар полюсов в общие пазы статора,

· применение специальной намотки с возможностью переключения существующих обмоток под нужное число пар полюсов.

В первом случае чтобы уложить в пазы дополнительные обмотки нужно уменьшить сечение провода, а это приводит к уменьшению номинальной мощности электродвигателя. Во втором случае имеет место усложнение коммутационной аппаратуры, особенно для трёх и более скоростей, а также ухудшаются энергетические характеристики. Более подробно этот и другие способы регулирования скорости асинхронного двигателя описаны в архивном файле, который можно скачать внизу страницы.

Обычно многоскоростные двигатели выпускаются на 2, 3 или 4 скорости вращения, причем 2-х скоростные двигатели выпускаются с одной обмоткой на статоре и с переключением числа пар полюсов в отношении 2: 1 = р2: pt , 3-х скоростные двигатели — с двумя обмотками на статоре, из которых одна выполняется с переключением 2: 1 = Рг: Pi , 4-х скоростные двигатели — с двумя обмотками на статоре, каждая из которых выполняется с переключением числа пар полюсов в отношении 2:1. Многоскоростными электродвигателями оснащаются различные станки, грузовые и пассажирских лифты, они используются для приводов вентиляторов, насосов и т.д.

3.Схема нереверсивного управления пуском трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.

http://www.ngpedia.ru/pngs/016/0166rYE3L7C0J713C9B4.png\

3) три реле времени /РВ, 2PS и ЗРВ маятникового типа, механически сочлененные соответственно с контакторами К, /У и 2У;

4) кнопки «стоп» и «пуск».
В исходном положении, когда двигатель отключен, все контакторы выключены и в цепь каждой фазы ротора включено суммарное сопротивление гр\ + rp2 + грз всех трех ступеней пускового реостата. При нажатии кнопки «пуск» замыкается цепь катушки контактора К, контактор срабатывает и начинается первый этап пуска двигателя при полном сопротивлении в цепи ротора. Контактор К, срабатывая, приводит в действие механически сочлененное с ним реле времени IP В. Спустя /) секунд это реле замкнет свой контакт в цепи включающей катушки контактора /У.
Контактор 1У срабатывает, и в цепи ротора двигателя останутся включенными сопротивления гр2 + г„3 двух ступеней реостата. Этим начинается второй этап пуска двигателя. Контактор /У приведет в действие сочлененное с ним реле 2РВ, которое через 12 секунд замкнет свой контакт в цепи катушки контактора 2У. Контактор 2У сработает и выключит вторую ступень реостата. В цепи ротора останется включенным только сопротивление грз- Контактор 2У приведет в действие реле ЗРВ и спустя ta секунд замкнется цепь катушки контактора ЗУ. Последний сработает и замкнет обмотки ротора двигателя накоротко, чем и будет завершен процесс пуска двигателя.
При отключении двигателя надо нажать кнопку «стоп». При этом потеряют питание катушки контакторов К, /У, 2У и ЗУ. Контакторы отключатся и вся схема возвратится в исходное положение.
Выше были рассмотрены относительно простые схемы управления асинхронными двигателями. На практике применяются также более сложные схемы, позволяющие управлять процессом пуска, торможения, регулирования и стабилизации скорости электроприводов с двигателями постоянного и переменного тока.
Рис. 18 8. Схема управления пуском нереверсивного асинхронного двигателя с фазным ротором

4. Внутренние РУ

Распределительное устройство (РУ) — электроустановка, служащая для приёма и распределения электрической энергии одного класса напряжения.

Распределительное устройство содержит набор коммутационных аппаратов, вспомогательные устройства РЗиА и средства учёта и измерения

На современном этапе развития промышленности возникла необходимость для создания управления темпом вращения различными методами и устройствами. Для этого используется регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя.

  • Электронный трансформатор

Для чего нужно регулировка вращающей скорости?

  • для изменения расхода воздуха вентиляционной системы;
  • управление производительностью насосов;
  • регулирование скоростью отдельных движущих деталей устройства;
  • экономия электроэнергии;
  • позволяет уменьшить степень шума;
  • для уровня нужной производительности.

Регулирование скорости асинхронного двигателя может происходить несколькими способами. Самыми популярными являются:

Изменение частоты рабочего тока

Скорость вращения АД возможно настраивать методом изменения частоты переменного тока.

Регулятор осуществляет изменения скорости вращения. Частотное регулирование происходит с помощью полупроводниковых преобразователей. Принцип действия основывается на частоте, которая зависит от частоты питания.

Определить скорость можно по формуле: n 1 = 60 f/p , где n 1 – значение частоты вращения, p – пары полюсов статора, f – частота питания, 60 – показатель вычисления мерности.

Для работы двигателя без потерь происходит изменения частоты, напряжения. Последнее зависит от моментов нагрузки. При непрерывной нагрузке, соразмерными становятся напряжение и частота. Частотный регулятор повышает и понижает электрообороты большим масштабом. Благодаря этому, они довольно часто применяются в оборудовании. Например, многоконтактные станки. Скорость вращения электродвигателя приводит в движении намоточный вал, который регулируется полупроводниковым преобразователем.

Принцип действия заключается в двойном преобразовании. В механизм входит выпрямитель, импульсный инвертор, система управления. Синусоидальный поток становится постоянным и поступает на инвертор. Инвертор состоит из переключателей, из них напряжение идёт на статор. Постоянный ток становится переменным необходимой частоты. Параметры устанавливаются модулем управления.

Регулирование скорости числом пар полюсов

Один из популярных методов управления асинхронными двигателями с короткозамкнутыми роторами. Способ действия: уложить в пазы дополнительные обмотки, уменьшив сечение провода. Что ведёт к уменьшению номинального напряжения. Усложняются коммутация и энергетические характеристики.



Высокоскоростные двигатели имеют от 2 до 4 скоростей. Они оборудуют лифты, станки, насосы, вентиляторы.

Регулировка с автотрансформатором

В основе данного способа представлен обыкновенный трансформатор, с отводками от витков и одной электрообмоткой. Экономность происходит по причине неимения повторной обмотки.

Регулятор имеет до 6 стадий. Выходное напряжение будет не искажённым. Трансформатор выдерживает перегрузки. При этом занимает большие размеры.

Электропреобразователи для однофазных АД


Регулятор частоты для однофазного устройства

Частотное регулирование является основным методом регулирования мощности асинхронных электродвигателей. Предназначается для трёхфазных АД.

Для однофазных механизмов применяются специальные однофазные преобразователи. Их производит фирма INVERTEK DRIVES.

Специализированный частотный электропреобразователь обеспечивает высокоинтеллектуальное управление. Характеристика функций: поддержка водяного напора, расходование воздуха, регулировка скоростью, сбережение двигателя и удобный интерфейс. Однако стоимость преобразователя дорогая.


Для однофазного двигателя можно взять трёхфазный прибор с удалением из него конденсатора. Но при этом длительность работы уменьшиться из-за нагревания обмоток и допустимых замыканий. Преимущества применения очень большой выбор приборов, их низкая стоимость.

Регулирование на основе тиристора

Используется два тиристора или симистр. Тиристоры включены одновременно, каждый из них проводит полуволну.


В основе системы лежат моменты открытия и закрытия тиристоров. Вначале волны напряжения убирается часть, значение тока имеет изменения. Такая схема применяется в лампах накаливания, димерах.

Управление методом пропуска полупериодов волны напряжения

Устанавливается защитная цепь LRC для защиты ключа силы, для которого используется дроссели, конденсаторы и резисторы. При введении резистора в цепь, мощность теряется. Жёсткость механических характеристик снижается с уменьшением частоты вращения. На выходе добавляется конденсатор, который корректирует форму волны и ограничит мощность напряжения. Тиристоры лучше использовать с большей мощностью для обеспечения беспроблемного старта.

Преимуществом использования тиристоров является их недорогая цена и маленькие размер, вес. К недостаткам можно отнести предпочтительнее применение для маломощных двигателей, возникновение рывков, шума и треска в процессе работы.

Электронный трансформатор

ШИМ-регулятор работает по принципу широтной импульсной модуляции. Каскадом на выходе применяются полевые или биполярные транзисторы.


Транзисторы на выходе коммутируются с высокой частотой, при смене ширины импульса и времени между ними, изменения касаются напряжения на нагрузке в результате. При коротком импульсе и длинной паузе, напряжение уменьшается и мощность тоже.

Электронный трансформатор занимает меньшее пространство, обладает небольшим весом, стоит недорого. Ток выходит в чистой, неискаженной форме. На низком обороте отсутствует гул. Но прибор должен находиться на расстоянии до 5 метров или можно установить дистанционный регулятор. Можно сделать регулятор своими руками, ничем не хуже промышленного механизма. Его использовать в основе схемы, по которой собрать готовый регулятор.

Разнообразие регуляторов скорости вращения позволяют выбрать подходящий вариант для конкретного устройства. Это обеспечит продуктивность работы высокоскоростного асинхронного электродвигателя.

Под скоростью вращения асинхронного электродвигателя обычно понимают угловую частоту вращения его ротора, которая приведена на шильдике (на паспортной табличке двигателя) в виде количества оборотов в минуту. Трехфазный двигатель можно питать и от однофазной сети, для этого достаточно добавить конденсатор параллельно одной или двум его обмоткам, в зависимости от напряжения сети, но конструкция двигателя от этого не изменится.

Так, если ротор под нагрузкой совершает 2760 оборотов в минуту, то будет равна 2760*2пи/60 радиан в секунду, то есть 289 рад/с, что не удобно для восприятия, поэтому на табличке пишут просто «2760 об/мин». Применительно к асинхронному электродвигателю, это обороты с учетом скольжения s.

Синхронная же скорость данного двигателя (без учета скольжения) будет равна 3000 оборотов в минуту, поскольку при питании обмоток статора сетевым током с частотой 50 Гц, каждую секунду магнитный поток будет совершать по 50 полных циклических изменений, а 50*60 = 3000, вот и получается 3000 оборотов в минуту — синхронная скорость асинхронного электродвигателя.

В рамках данной статьи мы поговорим о том, как определить синхронную скорость вращения неизвестного асинхронного трехфазного двигателя, просто взглянув на его статор. По внешнему виду статора, по расположению обмоток, по количеству пазов, — можно легко определить синхронные обороты электродвигателя если у вас нет под рукой тахометра. Итак, начнем по порядку и разберем данный вопрос с примерами.

3000 оборотов в минуту

Про асинхронные электродвигатели принято говорить, что тот или иной двигатель имеет одну, две, три или четыре пары полюсов. Минимум — одна пара полюсов, то есть минимум — два полюса. Взгляните на рисунок. Здесь вы видите, что в статор уложено по две последовательно соединенные катушки на каждую фазу — в каждой паре катушек одна расположена напротив другой. Эти катушки и образуют по паре полюсов на статоре.

Одна из фаз показана для ясности красным цветом, вторая — зеленым, третья — черным. Обмотки всех трех фаз устроены одинаково. Поскольку три эти обмотки питаются по очереди (ток трехфазный), то за 1 колебание из 50 в каждой из фаз — магнитный поток статора один раз обернется на полные 360 градусов, то есть совершит один оборот за 1/50 секунды, значит 50 оборотов получится за секунду. Так и выходит 3000 оборотов в минуту.

Таким образом становится ясно, что для определения синхронных оборотов асинхронного электродвигателя достаточно определить количество пар его полюсов, что легко сделать, сняв крышку и взглянув на статор.

Общее число пазов статора разделите на число пазов, приходящихся на одну секцию обмотки одной из фаз. Если получится 2, то перед вами двигатель с двумя полюсами — с одной парой полюсов. Следовательно синхронная частота составляет 3000 оборотов в минуту или примерно 2910 с учетом скольжения. В простейшем случае 12 пазов, по 6 пазов на катушку, и таких катушек 6 — по две на каждую из трех фаз.

Обратите внимание, количество катушек в одной группе для одной пары полюсов может быть не обязательно 1, но и 2 и 3, однако для примера мы рассмотрели вариант с одиночными группами на пару катушек (не будем в рамках данной статьи заострять внимание на способах намотки).

1500 оборотов в минуту


Для получения синхронной скорости в 1500 оборотов в минуту, количество полюсов статора увеличивают вдвое, чтобы за 1 колебание из 50 магнитный поток совершил бы только пол оборота — 180 градусов.

Для этого на каждую фазу делают по 4 секции обмотки. Таким образом, если одна катушка занимает четверть всех пазов, то перед вами двигатель с двумя парами полюсов, образованными четырьмя катушками на фазу.

Например, 6 пазов из 24 занимает одна катушка или 12 из 48, значит перед вами двигатель с синхронной частотой 1500 оборотов в минуту, или с учетом скольжения примерно 1350 оборотов в минуту. На приведенном фото каждая секция обмотки выполнена в виде двойной катушечной группы.

1000 оборотов в минуту

Как вы уже поняли, для получения синхронной частоты в 1000 оборотов в минуту, каждая фаза образует уже три пары полюсов, чтобы за одно колебание из 50 (герц) магнитный поток обернулся бы всего на 120 градусов, и соответствующим образом повернул бы за собой ротор.

Таким образом, минимум 18 катушек установлены на статор, причем каждая катушка занимает шестую часть всех пазов (по шесть катушек на фазу — по три пары). Например, если пазов 24, то одна катушка займет 4 из них. Получится частота с учетом скольжения около 935 оборотов в минуту.

750 оборотов в минуту

Для получения синхронной скорости в 750 оборотов в минуту, необходимо, чтобы три фазы формировали на статоре четыре пары движущихся полюсов, это по 8 катушек на фазу — одна напротив другой — 8 полюсов. Если например на 48 пазов приходится по катушке на каждые 6 пазов — перед вами асинхронный двигатель с синхронными оборотами 750 (или около 730 с учетом скольжения).

500 оборотов в минуту


Наконец, для получения асинхронного двигателя с синхронной скоростью в 500 оборотов в минуту необходимо 6 пар полюсов — по 12 катушек (полюсов) на фазу, чтобы на каждое колебание сети магнитный поток поворачивался бы на 60 градусов. То есть, если например статор имеет 36 пазов, при этом на катушку приходится по 4 паза — перед вами трехфазный двигатель на 500 оборотов в минуту (480 с учетом скольжения).

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

Частота вращения ротора равна

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

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

Рассмотрим основные способы регулировки.

Регулирование скорости с помощью изменения активного сопротивления в цепи ротора

Этот способ регулирования скорости применим в двигателях с фазным ротором . При этом в цепь обмотки ротора включается реостат, которым можно плавно увеличивать сопротивление. С увеличением сопротивления, скольжение двигателя растёт, а скорость падает. Таким образом, обеспечивается регулировка скорости вниз от естественной характеристики.

Недостатком данного способа является его неэкономичность, так как при увеличении скольжения, потери в цепи ротора растут, следовательно, КПД двигателя падает. Плюс к этому, механическая характеристика двигателя становится более пологой и мягкой, из-за чего небольшое изменение момента нагрузки на валу, вызывает большое изменение частоты вращения.

Регулирование скорости данным способом не эффективно, но, несмотря на это применяется в двигателях с фазным ротором.

Регулирование скорости двигателя с помощью изменения напряжения питания

Данный способ регулирования можно осуществить, если включить в цепь автотрансформатор, перед статором, после питающих проводов. При этом, если снижать напряжение на выходе автотрансформатора, то двигатель будет работать на пониженном напряжении. Это приведёт к снижению частоты вращения двигателя, при постоянном моменте нагрузки, а также к снижению перегрузочной способности двигателя. Это связано с тем, что при уменьшении напряжения питания, максимальный момент двигателя уменьшается в квадрат раз. Кроме того, этот момент уменьшается быстрее, чем ток в цепи ротора, а значит, растут и потери, с последующим нагревом двигателя.

Способ регулирования изменением напряжения, возможен только вниз от естественной характеристики, так как увеличивать напряжение выше номинального нельзя, потому что это может привести к большим потерям в двигателе, перегреву и выходу его из строя.

Кроме автотрансформатора, можно использовать тиристорный регулятор напряжения.

Регулирование скорости с помощью изменения частоты питания

При данном способе регулирования, к двигателю подключается преобразователь частоты (ПЧ). Чаще всего это тиристорный преобразователь частоты. Регулирование скорости осуществляется изменением частоты напряжения f, так как она в данном случае влияет на синхронную скорость вращения двигателя.

При снижении частоты напряжения, перегрузочная способность двигателя будет падать, чтобы этого не допустить, требуется повысить величину напряжения U 1 . Значение на которое нужно повысить, зависит от того какой привод. Если регулирование производится с постоянным моментом нагрузки на валу, то напряжение нужно изменять пропорционально изменению частоты (при снижении скорости). При увеличении скорости этого делать не следует, напряжение должно оставаться на номинальном значении, иначе это может причинить вред двигателю.

Если регулирование скорости производится с постоянной мощностью двигателя (например, в металлорежущих станках), то изменение напряжения U 1 необходимо производить пропорционально квадратному корню изменения частоты f 1 .

При регулировании установок с вентиляторной характеристикой , необходимо изменять подводимое напряжение U 1 пропорционально квадрату изменения частоты f 1 .

Регулирование с помощью изменения частоты, является наиболее приемлемым вариантом для асинхронных двигателей, так как при нем обеспечивается регулирование скорости в широком диапазоне, без значительных потерь и снижения перегрузочных способностей двигателя.

Регулирование скорости АД изменением числа пар полюсов

Такой способ регулирования возможен только в многоскоростных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, так как число полюсов этого ротора, всегда равно количеству полюсов статора.

В соответствии с формулой, которая рассматривалась выше, скорость двигателя можно регулировать изменением числа пар полюсов. Причём, изменение скорости происходит ступенчато, так как количество полюсов принимают только определённые значения – 1,2,3,4,5.

Изменение количества полюсов достигается переключением катушечных групп статорной обмотки. При этом катушки соединяются различными схемами соединения, например “звезда — звезда” или “звезда – двойная звезда”. Первая схема соединения даёт изменение количества полюсов в соотношении 2:1. При этом обеспечивается постоянная мощность двигателя при переключении. Вторая схема изменяет количество полюсов в таком же соотношении, но при этом обеспечивает постоянный момент двигателя.

Применение данного способа регулирования оправдано сохранением КПД и коэффициента мощности при переключении. Минусом же является более сложная и увеличенная конструкция двигателя, а также увеличение его стоимости.

Схемы регуляторов » Электродвигатели. Статьи по ремонту. Схемы включения

Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя
Пуск звезда-треугольник трехфазного электродвигателя
Раздел: Схемы регуляторов

При использвании электродвигателей больших мощностей с высокими пусковыми токами, для снижения пускового тока применяется схема управления электродвигателя «звезда-треугольник», в которой запуск происходит с низкими пусковыми токами «схема подключения звезда» и через определенное время переключение в нормальный режим работы «схема подключения треугольник». Рассмотрим эту схему подробнее.
Раздел: Схемы регуляторов Продолжение тут
РЕГУЛИРОВКА ОБОРОТОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Раздел: Схемы регуляторов

С вопросом регулировки оборотов приходится сталкиваться при работе с электроинструментом, приводом швейных машин и прочих приборов в быту и на производстве. Регулировать обороты, просто понижая питающее напряжение, не имеет смысла — электродвигатель резко уменьшает обороты, теряет мощность и останавливается. Оптимальным вариантом регулировки оборотов является регулирование напряжения с обратной связью по току нагрузки двигателя
Раздел: Схемы регуляторов Продолжение тут
Регулятор оборотов электродрели своими руками
Раздел: Схемы регуляторов

Для высококачественного сверления отверстий в печатных платах необходима электродрель с регулятором частоты вращения и крутящего момента. Транзисторные регуляторы имеют, как правило, низкий КПД, что ведет к увеличению размеров и массы трансформатора питания и теплоотвода. В этом отношении более выгодны тринисторные устройства, поскольку потери энергии в тринисторе, работающем в ключевом режиме, незначительны. По этой причине отпадает необходимость в отводе от него тепла.
Раздел: Схемы регуляторов Продолжение тут
Ремонт и проверка работоспособности коллекторных электродвигателей стиральных машин.
Раздел: Схемы регуляторов

В современных стиральных машинах используются несколько типов приводных двигателей: коллекторные, асинхронные, а также с прямым приводом барабана — они отличаются по принципу работы и по конструкции. Для обеспечения работы асинхронного двигателя требуется фазосдвигающий конденсатор — подобная схема включения двигателя используется в большинстве старых моделей СМ. В современных машинках для управления асинхронным двигателем используется сложная электронная система управления, поэтому его проверка без специального стенда (или «тестовой» СМ) вызывает определенные затруднения. Еще большие проблемы вызывает проверка двигателей с прямым приводом (например, они используются в машинах LG DirectDrive). Их трудно проверить отдельно, так как они являются частью конструкции бака. К тому же, для этих двигателей также необходима сложная система управления.
Раздел: Схемы регуляторов Продолжение тут
Как должна происходить разборка электродвигателя
Раздел: Схемы регуляторов

Перед снятием шкивов, полумуфт, шестерен и других соединительных деталей с вала машины следует вывернуть стопорный винт или выбить шпонку, фиксирующие соединительную деталь с валом. Место посадки заливают керосином или антикоррозионной жидкостью для устранения коррозии в месте контакта. При снятии этих деталей используют двух- или трехлапчатые съемники (переносные ручные или гидравлические).
Раздел: Схемы регуляторов Продолжение тут
Системы плавного пуска высоковольтных электродвигателей на основе устройств серии УППВЭ
Раздел: Схемы регуляторов

Системы плавного пуска (СПП) предназначены для плавного пуска как одного, так и группы высоковольтных синхронных и асинхронных электродвигателей насосов, компрессоров, вентиляторов, воздуходувок и др. производственных механизмов.
Раздел: Схемы регуляторов Продолжение тут
Электрическая схема пуска трехфазного электродвигателя
Раздел: Схемы регуляторов

Трехфазный электродвигатель при пуске контактами магнитного пускателя подключается к трёхфазной сети переменного тока напряжением 380 вольт. На рис 1. показан вариант схемы пуска с питанием катушки магнитного пускателя переменным током напряжением 220 вольт. Напряжение снимается с двух проводов: любого фазного провода и нейтрального провода (на схеме рис.1 провода «C» и «N»).
Раздел: Схемы регуляторов Продолжение тут
Устройство асинхронного электродвигателя
Раздел: Схемы регуляторов

Асинхронный электродвигатель имеет две основные части – статор и ротор. Статором называется неподвижная часть машины. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротором, в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).
Раздел: Схемы регуляторов Продолжение тут
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ БЕСКОНТАКТНЫЙ МОМЕНТНЫЙ ДБМ254-120-57
ШИМ-регуляторы оборотов маломощных коллекторных электродвигателей
Раздел: Схемы регуляторов

Регулировать частоту вращения маломощного коллекторного электродвигателя (ЭД) можно, включая последовательно с ним резистор. Однако такой вариант дает низкий КПД, не дает возможности делать плавную регулировку (переменные резисторы в несколько десятков Ом не распространены).
Раздел: Схемы регуляторов Продолжение тут

Регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя | Электирика

» Электирика


Регуляторы скорости, запуск и торможение двигателей

Эта статья будет посвящена двигателям — возможности регулировки скорости вращения, запускам и торможению.

Однофазные конденсаторные электродвигатели отличаются от однофазных асинхронных электродвигателей с пусковой обмоткой и конденсаторным пуском тем, что рабочая и фазосдвигающая (конденсаторная) обмотки создают вращающееся магнитное поле как в момент пуска, так и при работе электродвигателя. Обе обмотки рассчитаны на длительный режим работы.

Одна из схем регулятора скорости для однофазного конденсаторного двигателя показана на рис.1.

Действие данного регулятора скорости вращения основано на зависимости скорости вращения от величины постоянного тока через фазосдвигающую (конденсаторную) обмотку. Выпрямленное диодом VD1 напряжение через резисторы R1, R2, R3 подается на фазосдвигающую обмотку.

Фазосдвигающий конденсатор служит одновременно для фильтрации выпрямленного напряжения, величину которого регулируют подстроечным резистором R1.

Минимальная скорость вращения зависит от надежного запуска двигателя и выставляется резистором R2. Для этого необходимо отключить двигатель, вывести резистор R1 в положение максимального сопротивления, а на место R2 временно установить переменный резистор на 2-3кОм. Желательно тоже вывести в максимальное положение. Включить в сеть и резистором R2 установить минимально возможные обороты. Далее выключить его на небольшое время и попытаться его запустить с выставленным таким способом сопротивлением R2. Если самостоятельного пуска не происходит — уменьшить еще немного сопротивление R2. Пробовать до тех пор, пока не произойдет самостоятельного надежного пуска. После этого можно измерть значение R2 и заменить его постоянным резистором. Если двигатель очень малой мощности, можно уменьшить значение R1.

Рекомендуемые детали : Резистор R1 типа ППЕ-3В или ППБ-15Е R1 и R2 — ПЭВ-7,5 VD1 — КД227Ж или с похожими параметрами С1 — штатный конденсатор данного двигателя.

* по материалам статьи В.Ф. Яковлева Регулятор скорости для однофазных конденсаторных двигателей

Регулирование скорости асинхронного двигателя

Наиболее распространены следующие способы регулирования скорости асинхронного двигателя. изменение дополнительного сопротивления цепи ротора, изменение напряжения, подводимого к обмотке статора, двигателя изменение частоты питающего напряжения, а также переключение числа пар полюсов.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя путем введения резисторов в цепь ротора

Введение резисторов в цепь ротора приводит к увеличению потерь мощности и снижению частоты вращения ротора двигателя за счет увеличения скольжения, поскольку n = n о (1 — s).

Из рис. 1 следует, что при увеличении сопротивления в цепи ротора при том же моменте частота вращения вала двигателя уменьшается.

Жесткость механических характеристик значительно снижается с уменьшением частоты вращения, что ограничивает диапазон регулирования до (2 — 3). 1. Недостатком этого способа являются значительные потери энергии, которые пропорциональны скольжению. Такое регулирование возможно только для двигателя с фазным ротором.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения на статоре

Изменение напряжения, подводимого к обмотке статора асинхронного двигателя. позволяет регулировать скорость с помощью относительно простых технических средств и схем управления. Для этого между сетью переменного тока со стандартным напряжением U 1ном и статором электродвигателя включается регулятор напряжения.

При регулировании частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения, подводимого к обмотке статора, критический момент М кр асинхронного двигателя изменяется пропорционально квадрату подводимого к двигателю напряжения U рет (рис. 3 ), а скольжение от U рег не зависит.

Рис. 1. Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором при различных сопротивлениях резисторов, включенных в цепь ротора

Рис. 2. Схема регулирования скорости асинхронного двигателя путем изменения напряжения на статоре

Рис. 3. Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения подводимого к обмоткам статора

Если момент сопротивления рабочей машины больше пускового момента электродвигателя (Мс Мпуск), то двигатель не будет вращаться, поэтому необходимо запустить его при номинальном напряжении Uном или на холостом ходу.

Регулировать частоту вращения короткозамкнутых асинхронных двигателей таким способом можно только при вентиляторном характере нагрузки. Кроме того, должны использоваться специальные электродвигатели с повышенным скольжением. Диапазон регулирования небольшой, до n кр.

Для изменения напряжения применяют трехфазные автотрансформаторы и тиристорные регуляторы напряжения.

Рис. 4. Схема замкнутой системы регулирования скорости тиристорный регулятор напряжения — асинхронный двигатель (ТРН — АД)

Замкнутая схема управления асинхронным двигателем. выполненным по схеме тиристорный регулятор напряжения — электродвигатель позволяет регулировать скорость асинхронного двигателя с повышенным скольжением (такие двигатели применяются в вентиляционных установках).

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением частоты питающего напряжения

Так как частота вращения магнитного поля статора n о = 60 f /р, то регулирование частоты вращения асинхронного двигателя можно производить изменением частоты питающего напряжения.

Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что, изменяя частоту питающего напряжения, можно в соответствии с выражением при неизменном числе пар полюсов р изменять угловую скорость n о магнитного поля статора.

Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью.

Для получения высоких энергетических показателей асинхронных двигателей (коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности) необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое напряжение. Закон изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки Мс. При постоянном моменте нагрузки напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте.

Схема частотного электропривода приведена на рис. 5, а механические характеристики АД при частотном регулировании — на рис. 6.

Рис. 5. Схема частотного электропривода

Рис. 6. Механические характеристики асинхронного двигателя при частотном регулировании

С уменьшением частоты f критический момент несколько уменьшается в области малых частот вращения. Это объясняется возрастанием влияния активного сопротивления обмотки статора при одновременном снижении частоты и напряжения.

Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя позволяет изменять частоту вращения в диапазоне (20 — 30). 1. Частотный способ является наиболее перспективным для регулирования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Потери мощности при таком регулировании невелики, поскольку минимальны потери скольжения.

Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят из следующих основных частей: звена постоянного тока (неуправляемого выпрямителя), силового импульсного инвертора и системы управления.

Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в напряжение постоянного тока.

Силовой трехфазный импульсный инвертор содержит шесть транзисторных ключей. Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному выводам выпрямителя. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение нужной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя.

В выходных каскадах инвертора в качестве ключей используются силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями. Регулирование выходной частоты I вых и выходного напряжения осуществляется за счет высокочастотной широтно-импульсной модуляции.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя переключение числа пар полюсов

Ступенчатое регулирование скорости можно осуществить, используя специальные многоскоростные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Из выражения n о = 60 f /р следует, что при изменении числа пар полюсов р получаются механические характеристики с разной частотой вращения n о магнитного поля статора. Так как значение р определяется целыми числами, то переход от одной характеристики к другой в процессе регулирования носит ступенчатый характер.

Существует два способа изменения числа пар полюсов. В первом случае в пазы статора укладывают две обмотки с разным числом полюсов. При изменении скорости к сети подключается одна из обмоток. Во втором случае обмотку каждой фазы составляют из двух частей, которые соединяют параллельно или последовательно. При этом число пар полюсов изменяется в два раза.

Рис. 7. Схемы переключения обмоток асинхронного двигателя: а — с одинарной звезды на двойную б — с треугольника на двойную звезду

Регулирование скорости путем изменения числа пар полюсов экономично, а механические характеристики сохраняют жесткость. Недостатком этого способа является ступенчатый характер изменения частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Выпускаются двухскоростные двигатели с числом полюсов 4/2, 8/4, 12/6. Четырехскоростной электродвигатель с полюсами 12/8/6/4 имеет две переключаемые обмотки.

Использованы материалы книги Дайнеко В.А. Ковалинский А.И. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий.

Способы регулирования скорости асинхронного двигателя

Почти все станки в качестве электропривода оснащаются асинхронными двигателями. У них простая конструкция и не высокая стоимость. В связи с этим важным оказывается регулирование скорости асинхронного двигателя. Однако в стандартной схеме включения управлять его оборотами можно только с помощью механических передаточных систем (редукторы, шкивы), что не всегда удобно. Электрическое управление оборотами ротора имеет больше преимуществ, хотя оно и усложняет схему подключения асинхронного двигателя.

Для некоторых узлов автоматического оборудования подходит именно электрическое регулирование скорости вращения вала асинхронного электродвигателя. Только так можно добиться плавной и точной настройки рабочих режимов. Существует несколько способов управления частотой вращения путём манипуляций с частотой, напряжением и формой тока. Все они показаны на схеме.

Из представленных на рисунке способов, самыми распространёнными для регулирования скорости вращения ротора являются изменение следующих параметров:

  • напряжения подаваемого на статор,
  • вспомогательного сопротивления цепи ротора,
  • числа пар полюсов,
  • частоты рабочего тока.

Последние два способа позволяют изменять скорость вращения без значительного снижения КПД и потери мощности, остальные способы регулировки способствуют снижению КПД пропорционально величине скольжения. Но и у тех и других есть свои преимущества и недостатки. Поскольку чаще всего на производстве применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, то все дальнейшие обсуждения будут касаться именно этого типа электродвигателей.

Для частотного регулирования применяют в основном полупроводниковые преобразователи. Их принцип действия основан на особенности работы асинхронного двигателя, где частота вращения магнитного поля статора зависит от частоты напряжения питающей сети. Скорость вращения поля статора определяется по следующей формуле:

n1 = 60f/p, где n1 частота вращения поля (об/мин), f-частота питающей сети (Гц), p-число пар полюсов статора, 60 коэффициент пересчета мерности.

Для эффективной работы асинхронного электродвигателя без потерь нужно вместе с частотой изменять и подаваемое напряжение. Напряжение должно меняться в зависимости от момента нагрузки. Если нагрузка постоянная, то напряжение изменяется пропорционально частоте.

Современные частотные регуляторы позволяют уменьшать и увеличивать обороты в широком диапазоне. Это обеспечило их широкое применение в оборудовании с управляемой протяжкой, например, в многоконтактных станках сварной сетки. В них скорость вращения асинхронного двигателя, приводящего в движение намоточный вал, регулируется полупроводниковым преобразователем. Такая регулировка позволяет оператору, следящему за правильностью выполнения технологических операций, ступенчато ускоряться или замедляться по мере настройки станка.

Остановимся на принципе работы преобразователя частоты более подробно. В его основе лежит принцип двойного преобразования. Состоит регулятор из выпрямителя, импульсного инвертора и системы управления. В выпрямителе синусоидальное напряжение преобразуется в постоянное и подаётся на инвертор. В составе силового трёхфазного импульсного инвертора есть шесть транзисторных переключателей. Через эти автоматические ключи постоянное напряжение подаётся на обмотки статора так, что в нужный момент на соответствующие обмотки поступает то прямой, то обратный ток со сдвигом фаз 120 . Таким образом, постоянное напряжение трансформируется в переменное трёхфазное напряжение нужной амплитуды и частоты.

Необходимые параметры задаются через модуль управления. Автоматическая регулировка работы ключей осуществляется по принципу широтно-импульсной модуляции. В качестве силовых переключателей используются мощные IGBT-транзисторы. Они, по сравнению с тиристорами, имеют высокую частоту переключения и выдают почти синусоидальный ток с минимальными искажениями. Не смотря на практичность таких устройств, их стоимость для двигателей средней и высокой мощности остаётся очень высокой.

Регулировка скорости вращения асинхронного двигателя методом изменения числа пар полюсов также относится к наиболее распространённым методам управления электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Такие моторы называются многоскоростными. Есть два способа осуществления этого метода:

  • укладывание сразу нескольких обмоток с разными числами пар полюсов в общие пазы статора,
  • применение специальной намотки с возможностью переключения существующих обмоток под нужное число пар полюсов.

В первом случае чтобы уложить в пазы дополнительные обмотки нужно уменьшить сечение провода, а это приводит к уменьшению номинальной мощности электродвигателя. Во втором случае имеет место усложнение коммутационной аппаратуры, особенно для трёх и более скоростей, а также ухудшаются энергетические характеристики. Более подробно этот и другие способы регулирования скорости асинхронного двигателя описаны в архивном файле, который можно скачать внизу страницы.

Обычно многоскоростные двигатели выпускаются на 2, 3 или 4 скорости вращения, причем 2-х скоростные двигатели выпускаются с одной обмоткой на статоре и с переключением числа пар полюсов в отношении 2. 1 = р2. pt. 3-х скоростные двигатели — с двумя обмотками на статоре, из которых одна выполняется с переключением 2. 1 = Рг. Pi. 4-х скоростные двигатели — с двумя обмотками на статоре, каждая из которых выполняется с переключением числа пар полюсов в отношении 2:1. Многоскоростными электродвигателями оснащаются различные станки, грузовые и пассажирских лифты, они используются для приводов вентиляторов, насосов и т.д.

Источники: http://slavapril.narod.ru/upravlenie_dvig.html, http://electricalschool.info/spravochnik/maschiny/661-regulirovanie-skorosti-.html, http://ukrlot.com/regulirovanie_asinhronnogo_dvigatel.html


Комментариев пока нет!

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя

Общие сведения. Технологический процесс часто требует изменения частоты вращения исполнительного механизма. С этой целью широко применяются коробки скоростей, которые усложняют кинематику провода, вызывают вибрацию системы и увеличивают инерционность привода. Для повышения точности обработки и увеличения производительности целесообразно использовать регулировочные свойства двигателей. В асинхронных двигателях частота вращения определяется из равенства

где n1 = 60f 1 / р.

Из этого равенства следует, что изменять п можно тремя способами: изменением частоты f1 , числа пар полюсов р и скольжения s. Частоту вращения ротора в принципе можно регулировать изменением напряжения питания U1. Однако с увеличением U1 появляется опасность превышения допустимой температуры нагрева двигателя, а с уменьшением U1 уменьшается перегрузочная способность двигателя.

Регулирование изменением частоты (частотное регулирование). Этим способом изменение частоты вращения ротора п осуществляется за счет изменения частоты питающего напряжения f1. Это возможно потому, что скольжение в номинальном режиме  составляет всего 2—8 %.

Для изменения частоты f1 могут применяться машинные и полупроводниковые (тиристорные) преобразователи. На рис. 3.36 показана схема машинного преобразователя. Асинхронный двигатеь АД с постоянной частотой вращает генератор постоянного тока Г, работающий в системе генератор — двигатель. Генератор Г питает двигатель Д постоянного тока, частота вращения которого регулируется током возбуждения генератора Г и двигателя Д.

Двигатель вращает с различными частотами синхронный генератор СГ, частота выходного напряжения которого f1 = n1p/60 изменяется. В результате АД изменяет частоту вращения рабочего механизма. Этот способ позволяет плавно изменять частоту вращения АД. Недостатками способа являются высокая стоимость преобразователя, низкий КПД установки из-за многократного преобразования энергии, сравнительно небольшой диапазон регулирования.


Частотное тиристорное регулирование. Значительно больший эффект при частотном регулировании достигается применением тиристорных преобразователей. На рис. 3.37 показана схема такого регулирования. Тиристорный преобразователь ТП питается от трехфазной сети с постоянными значениями напряжения U1 и частоты f1.

На выходе преобразователя получается постоянное варьируемое напряжение U1c. Это напряжение подается на блок инвертора И, на выходе которого появляется регулируемое переменное напряжение U1v при частоте  f1v. Напряжение U1v подается на асинхронный двигатель АД.

Для автоматизации процесса регулирования необходимо дополнительно иметь блок задания частоты БЗЧ и блоки управления напряжением УН и частотой УЧ.

Для поддержания точного значения скорости целесообразно иметь обратную связь по частоте с выхода АД на блок задания частоты.


Регулирование изменением числа полюсов.

Асинхронный двигатель не имеет явно выраженных полюсов и поэтому его число полюсов зависит от схемы соединения катушек в обмотках каждой фазы статора.

Если, например, обмотка фазы состоит из двух катушек, то при их последовательном соединении число пар полюсов      р = 2, а при параллельном соединении р = 1. Начала и концы катушек выводятся на клеммы щитка, так что переключение катушек можно делать на работающем двигателе. Можно разместить в пазах статора две независимые обмотки, каждая из которых создает разное число пар полюсов, например, р = 1 и р = 2.

Одна из обмоток может, например, соединяться в одинарную звезду, а другая – в двойную звезду (рис. 3.38, а и б). Можно также переключать треугольник в двойную звезду (рис. 3.39, а и б).

В результате двигатель будет трехскоростной. В принципе можно разместить на статоре две обмотки, каждая из которых имеет две скорости, такая машина будет четырехскоростной. Однако размещение нескольких обмоток увеличивает габариты и стоимость машины. Поэтому лучше применять одну обмотку с переключением на четыре скорости. При этом можно получить синхронные скорости 3000 / 1500 / 1000 / 500  или  1500 / 1000 / 750 / 500 об/мин или другие комбинации.

Регулирование изменением числа полюсов является ступенчатым регулированием. Механические характеристики при разном числе пар полюсов показаны на рис. 3.40. Этот способ регулирования экономичен, рабочая часть характеристик жесткая, но данный способ применяется лишь в случаях, не требующих плавного регулирования, например в станках, где ступенчатое регулирование применяется с целью уменьшения числа ступеней в коробках скоростей, вентиляторах, насосах и др.

Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения. При уменьшении напряжения U момент двигателя уменьшается пропорционально U2. В связи с этим изменяются механические характеристики, уменьшается критический момент Mк , при постоянном моменте сопротивления увеличивается скольжение и уменьшается частота вращения ротора.

Уменьшать напряжение U можно включением в цепь статора реостатов (рис. 3.41, а), автотрансформаторов (рис. 3.41,6) или регулируемых дросселей (рис. 3.41, в). При включении реостатов в них теряется значительная мощность (RI2).

Автотрансформаторы дают возможность регулировать частоту вращения лишь вручную.

Регулируемые дроссели позволяют автоматизировать этот процесс, для чего их цепь

подмагничивания включается в систему автоматического регулирования.

Данный метод применяется только у двигателей малой мощности, так как при этом способе регулирования уменьшается КПД двигателя, уменьшается критический момент, а диапазон регулирования сравнительно небольшой.

Регулирование изменением сопротивления цепи ротора R2 (реостатное регулирование). Этот способ применим только для двигателей с фазным ротором. Такое регулирование связано с изменением скольжения s в соответствии с зависимостью п = п1 (1 — s).

Из формул ( 3.26) и ( 3.28) следует, что с увеличением R2 угол наклона механической характеристики увеличивается, а критический момент остается постоянным  (Mк = const).

На рис. 3.42 представлено семейство характеристик п(М) при различных R2 . Если момент нагрузки Mc = const, то частота вращения n с увеличением R2 падает, а скольжение увеличивается.

Этот способ регулирования имеет ряд недостатков: дополнительные потери энергии в реостате, механические характеристики становятся мягкими, относительно малый диапазон регулирования.

Регулировка скорости вращения асинхронного электродвигателя 220в. Регулировка оборотов асинхронного двигателя

егулировка оборотов электродвигателя часто бывает необходима как в производственных, так и каких то бытовых целях. В первом случае для уменьшения или увеличения частоты вращения применяются промышленные регуляторы напряжения – . А с вопросом, как регулировать обороты электродвигателя в домашних условиях, попробуем разобраться подробнее.

Необходимо сразу сказать, что для разных типов однофазных и трехфазных электрических машин должны применяться разные регуляторы мощности. Т.е. для асинхронных машин применение тиристорных регуляторов, являющихся основными для изменения вращения коллекторных двигателей, недопустимо.

Лучший способ уменьшить обороты вашего устройства – не в регулировке частоты вращения самого движка, а посредством редуктора или ременной передачи. При этом сохранится самое главное – мощность устройства.

Немного теории об устройстве и области применения коллекторных электродвигателей

Электродвигатели этого типа могут быть постоянного или переменного тока, с последовательным, параллельным или смешанным возбуждением (для переменного тока применяется только первые два вида возбуждения).

Коллекторный электродвигатель состоит из ротора, статора, коллектора и щеток. Ток в цепи, проходящий через соединенные определенным образом обмотки статора и ротора, создает магнитное поле, заставляющее последний вращаться. Напряжение на ротор передается при помощи щеток из мягкого электропроводного материала, чаще всего это графит или медно-графитовая смесь. Если изменить направление тока в роторе или статоре, вал начнет вращаться в другую сторону, причем это всегда делается с выводами ротора, что бы не происходило перемагничивание сердечников.

При одновременном изменении подключения и ротора и статора реверсирования не произойдет. Существуют также трехфазные коллекторные электродвигатели, но это уже совсем другая история.

Электродвигатели постоянного тока с параллельным возбуждением

Обмотка возбуждения (статорная) в двигателе с параллельным возбуждением состоит из большого количества витков тонкого провода и включена параллельно ротору, сопротивление обмотки которого намного меньше. Поэтому для уменьшения тока во время запуска электродвигателей мощностью более 1 Квт в цепь ротора включают пусковой реостат. Управление оборотами электродвигателя при такой схеме включения производится путем изменения тока только в цепи статора, т.к. способ понижения напряжения на клеммах очень не экономичен и требует применение регулятора большой мощности.

Если нагрузка мала, то при случайном обрыве обмотки статора при использовании такой схемы частота вращения превысит максимально допустимую и электродвигатель может пойти “вразнос”

Электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением

Обмотка возбуждения такого электродвигателя имеет небольшое число витков толстого провода, и при ее последовательном включении в цепь якоря ток во всей цепи будет одинаков. Электродвигатели этого типа более выносливы при перегрузках и поэтому наиболее часто встречаются в бытовых устройствах.

Регулировка оборотов электродвигателя постоянного тока с последовательно включенной обмоткой статора может производиться двумя способами:
  1. Подключением параллельно статору регулировочного устройства, изменяющего магнитный поток. Однако этот способ довольно сложен в реализации и не применяется в бытовых устройствах.
  2. Регулирование (снижение) оборотов с помощью уменьшения напряжения. Этот способ применяется практически во всех электрических устройствах – бытовых приборах, инструменте и т.д.

Электродвигатели коллекторные переменного тока

Эти однофазные моторы имеют меньший КПД, чем двигатели постоянного тока, но из за простоты изготовления и схем управления нашли наиболее широкое применение в бытовой технике и электроинструменте. Их можно назвать “универсальными”, т.к. они способны работать как при переменном, так и при постоянном токе. Это обусловлено тем, что при включении в сеть переменного напряжение направление магнитного поля и тока будет изменяться в статоре и роторе одновременно, не вызывая изменения направления вращения. Реверс таких устройств осуществляется переполюсовкой концов ротора.

Для улучшения характеристик в мощных (промышленных) коллекторных электродвигателях переменного тока применяются дополнительные полюса и компенсационные обмотки. В двигателях бытовых устройств таких приспособлений нет.

Регуляторы оборотов электродвигателя

Схемы изменения частоты вращения электродвигателей в большинстве случаев построены на тиристорных регуляторах, ввиду своей простоты и надежности.

Принцип работы представленной схемы следующий: конденсатор С1 заряжается до напряжения пробоя динистора D1 через переменный резистор R2, динистор пробивается и открывает симистор D2, управляющий нагрузкой. Напряжение на нагрузке зависит от частоты открывания D2, зависящее в свою очередь от положения движка переменного сопротивления. Данная схема не снабжена обратной связью, т.е. при изменении нагрузки обороты также будут меняться и их придется подстраивать. По такой же схеме происходит управление оборотами импортных бытовых пылесосов.

С все более увеличивающимся ростом автоматизации в бытовой сфере появляется необходимость в современных системах и устройствах управления электродвигателями.

Управление и преобразование частоты в небольших по мощности однофазных асинхронных двигателях, запускаемых в работу с помощью конденсаторов, позволяет экономить электроэнергию и активирует режим энергосбережения на новом, прогрессивном уровне.

Принцип работы однофазной асинхронной машины

В основе работы асинхронного двигателя лежит взаимодействие вращающегося магнитного поля статора и токов, наводимых им в роторе двигателя. При разности частоты вращения пульсирующих магнитных полей возникает вращающий момент. Именно этим принципом руководствуются при регулировании скорости вращения асинхронного двигателя с помощью .

Пусковая обмотка занимает в конструкции статора 1/3 пазов, на главную обмотку приходится 23 паза статора.

Ротор однофазного двигателя коротко замкнутый, помещенный в неподвижное магнитное поле статора, начинает вращаться.

Рис.№1 Схематический рисунок двигателя, демонстрирующий принцип работы однофазного асинхронного двигателя.

Основные виды однофазных электроприводов

Кондиционеры воздуха, холодильные компрессоры, электрические вентиляторы, обдувочные агрегаты, водяные, дренажные и фекальные насосы, моечные машины используют в своей конструкции асинхронный трехфазный двигатель.

Все типы частотников преобразуют переменное сетевое напряжение в постоянное напряжение. Служат для формирования однофазного напряжения с регулируемой частотой и заданной амплитудой для управления вращения асинхронных двигателей.

Управление скоростью вращения однофазных двигателей

Существует несколько способов регулирования скорости вращения однофазного двигателя.

  1. Управление скольжением двигателя или изменением напряжения. Способ актуален для агрегатов с вентиляторной нагрузкой, для него рекомендуется использовать двигатели с повышенной мощностью. Недостаток способа – нагрев обмоток двигателя.
  2. Ступенчатое регулирование скорости вращения двигателя с помощью автотрансформатора.

Рис.№2. Схема регулировки с помощью автотрансформатора.

Достоинства схемы – напряжение выхода имеет чистую синусоиду. Способность трансформатора к перегрузкам имеет большой запас по мощности.

Недостатки – автотрансформатор имеет большие габаритные размеры.

Использование тиристорного . Применяются тиристорные ключи, подключенные встречно-параллельно.

Рис. №3.Схема тиристорного регулирования однофазного асинхронного электродвигателя.

При использовании для регулирования скорости вращения однофазных асинхронных двигателей, чтобы избежать негативного влияния индукционной нагрузки производят модификацию схемы. Добавляют LRC-цепи для защиты силовых ключей, для корректировки волны напряжения используют конденсатор, минимальная мощность двигателя ограничивается, так гарантируется старт двигателя. Тиристор должен иметь ток выше тока электродвигателя.

Транзисторный регулятор напряжения

В схеме используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) с применением выходного каскада, построенного на использовании полевых или биполярных IGBT транзисторах.

Рис. №4. Схема использования ШИМ для регулирования однофазного асинхронного электродвигателя.

Частотное регулирование асинхронного однофазного электродвигателя считается основным способом регулирования , мощности, эффективности использования, скорости и показателей энергосбережения.

Рис. №5. Схема управления электродвигателем без исключения из конструкции конденсатора.

Частотный преобразователь: виды, принцип действия, схемы подключения

Разрешает своему владельцу снизить энергопотребление и автоматизировать процессы в управлении оборудованием и производством.

Основные компоненты : выпрямитель, конденсатор, IGBT-транзисторы, собранные в выходной каскад.

Благодаря способности управлением параметрами выходной частоты и напряжения достигается хороший энергосберегающий эффект. Энергосбережение выражается в следующем:

  1. В двигателе поддерживается неизменный текущий момент ращения вала. Это обусловлено взаимодействием выходной частоты инверторного преобразователя с частотой вращения двигателя и соответственно, зависимостью напряжения и крутящего момента на валу двигателя. Значит, что преобразователь дает возможность автоматически регулировать напряжение на выходе при обнаружении превышающего норму значения напряжения с определенной рабочей частотой нужно для поддержания требуемого момента. Все инверторные преобразователи с векторным управлением имеют функцию поддержания постоянного вращающего момента на валу.
  2. Частотный преобразователь служит для регулировки действия насосных агрегатов (). При получении сигнала, поступающего с датчика давления, частотник снижает производительность насосной установки. При снижении оборотов вращения двигателя уменьшается потребление выходного напряжения. Так, стандартное потребление воды насосом требует 50Гц промышленной частоты и 400В напряжения. Руководствуясь формулой мощности можно высчитать соотношение потребляемых мощностей.

Уменьшая частоту до 40Гц, уменьшается величина напряжения до 250В, означает, что уменьшается количество оборотов вращения насоса и потребление энергии снижается в 2,56 раз.


Рис. №6. Использование частотного преобразователя Speedrive для регулирования насосных агрегатов по систем CKEA MULTI 35.

Для повышения энергетической эффективности использования необходимо сделать следующее:

  • Частотный преобразователь должен соответствовать параметрам электродвигателя.
  • Частотник подбирается в соответствии с типом рабочего оборудования, для которого он предназначен. Так, частотник для насосов функционирует в соответствии с заложенными в программу параметрами для управления работой насоса.
  • Точные настройки параметров управления в ручном и автоматическом режиме.
  • Частотный преобразователь разрешает использовать режим энергосбережения.
  • Режим векторного регулирования позволяет произвести автоматическую настройку управления двигателем.

Преобразователь частоты однофазный

Компактное устройство преобразования частоты служит для управления однофазными электродвигателями для оборудования бытового предназначения. Большинство частотных преобразователей обладает следующими конструктивными возможностями:

  1. Большинство моделей использует в своей конструкции новейшие технологии векторного управления.
  2. Они обеспечивают улучшенный вращающий момент однофазного двигателя.
  3. Энергосбережение введено в автоматический режим.
  4. Некоторые модели частотных преобразователей используют съемный пульт управления.
  5. Встроенный PLC контроллер (он незаменим для создания устройств сбора и передачи данных, для создания систем телеметрии, объединяет устройства с различными протоколами и интерфейсами связи в общую сеть).
  6. Встроенный ПИД регулятор (контролирует и регулирует температуру, давление и технологические процессы).
  7. Напряжение выхода регулируется в автоматическом режиме.


Рис.№7. Современный преобразователь Optidrive с основными функциональными особенностями.

Важно: Однофазный преобразователь частоты, питаясь от однофазной сети напряжением 220В, выдает три линейных напряжения, величина каждого из них по 220В. То есть, линейное напряжение между 2 фазами находится в прямой зависимости от величины выходного напряжения самого частотника.

Частотный преобразователь не служит для двойного преобразования напряжения, благодаря наличию в конструкции ШИМ-регулятора, он может поднять величину напряжения не более чем на 10%.

Главная задача однофазного преобразователя частоты – обеспечить питание как одно- так и трехфазного электродвигателя. В этом случае ток двигателя будет соответствовать параметрам подключения от трехфазной сети, и оставаться постоянным

Частотное регулирование однофазных асинхронных электродвигателей

Первое на что обращаем внимание при выборе частотника для своего оборудования – это соответствие сетевого напряжения и номинального значения тока нагрузки, на который рассчитан двигатель. Способ подключения выбирается относительно рабочего тока.

Главным в схеме подключения является наличие фазосдвигающего конденсатора, он служит для сдвига напряжения, поступающего на пусковую обмотку. Она служит для пускового включения двигателя, иногда после того, как двигатель заработал, пусковая обмотка вместе с конденсатором отключается, иногда остается включенной.

Схема подключения однофазного двигателя с помощью однофазного частотного преобразователя без использования конденсатора

Выходное линейное напряжение устройства на каждой фазе равно выходному напряжению частотника, то есть на выходе будет три напряжения линии, каждое по 220В. Для запуска может использоваться только пусковая обмотка.

Рис. №8. Схема присоединения однофазного асинхронного двигателя через конденсатор

Фазосдвигающий конденсатор не может обеспечить равномерный фазовый сдвиг в пределах границ частот инвертора. Частотник обеспечит равномерный сдвиг фаз. Для того, чтобы исключить из схемы конденсатор, нужно:

  1. Конденсатор стартера С1 удаляется.
  2. Вывод обмотки двигателя присоединяем к точке выхода напряжения частотника (используется прямая проводка).
  3. Точка А присоединяется к СА; В соединяется с СВ; W соединяется к СС, таким образом электродвигатель присоединится напрямую.
  4. Для включения в обратном направлении (обратная проводка) необходимо В присоединить к СА; А присоединить к СВ; W соединить с СС.


Рис. №9. Схема подключения однофазного асинхронного двигателя без использования конденсатора.

На видео — Частотный преобразователь. в однофазную сеть 220В.

Данный регулятор оборотов электродвигателя 220в позволяет изменять частоту либо электродвигателя, рассчитанных на работу от сети 220 вольт.

Достаточно популярным регулятором оборотов для электродвигателей на 220 вольт переменного тока является схема на тиристорах. Типовой схемой является подключение электродвигателя или вентилятора в разрыв анодной цепи тиристора.

Одно не маловажное условие при использовании подобных регуляторов, это надежный контакт во всей цепи. Что нельзя сказать про коллекторные электродвигатели, поскольку у них механизм щеток создает кратковременные обрывы электроцепи. Это существенно влияет на качество работы регулятора.

Описание работы схемы регулятора оборотов

Приведенная ниже схема тиристорного регулятора оборотов , как раз разработана для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей (электродрель, фрезер, вентилятор ). Первое, что следует отметить, это то, что двигатель вместе с силовым тиристором VS2 подсоединен в одну из диагоналей диодного моста VD3, на другую же подается сетевое напряжение 220 вольт .

Помимо этого, данный тиристор контролируется достаточно широкими импульсами, благодаря которым, непродолжительные отключения активной нагрузки, которыми характеризуется работа коллекторного двигателя, не влияют на устойчивую работу данной схемы.

Для управления тиристором VS1 на транзисторе VT1, собран генератор импульсов. Питание данного генератор осуществляется трапециевидным напряжением, создающимся в результате ограничения положительных полуволн стабилитроном VD1 имеющих частоту 100 Гц. Конденсатор С1 разряжается через сопротивления R1, R2, R3. Резистором R1 осуществляется скорость разряда данного конденсатора.

При достижении на конденсаторе напряжения достаточного для открывания транзистора VT1, на управляющий вывод VS1 поступает положительный импульс. Тиристор открывается и теперь уже на управляющем выводе VS2 появляется длительный импульс управления. И уже с данного тиристора напряжение, которое фактически и влияет на величину оборотов, подается на двигатель.

Частоту оборотов вращения электродвигателя регулируют резистором R1. Так как в цепь VS2 подключена индуктивная нагрузка, то возможно спонтанное отпирание тиристора, даже при отсутствии управляющего сигнала. Поэтому для предотвращения данного нежелательного эффекта, в схему добавлен диод VD2 который подключается параллельно обмотке возбуждения L1 электродвигателя.

Детали регулятора оборотов вентилятора и электродвигателя

Стабилитрон – можно заменить на другой с напряжением стабилизации в районе 27 – 36В. Тиристоры VS1 – любой маломощный с прямым напряжением более 100 вольт, VS2 — возможно поставить КУ201К, КУ201Л, КУ202М. Диод VD2 – с обратным напряжением не меньше 400 вольт и прямым током более 0,3А. Конденсатор C1 – КМ-6.

Настройка регулятора оборотов

Во время наладки схемы регулятора желательно применить стробоскоп, который позволяет либо стрелочный вольтметр для переменного тока, который подсоединяют параллельно двигателю.

Вращая ручку резистора R1, определяют диапазон изменения напряжения. Путем подбора сопротивления R3 устанавливают данный диапазон в районе от 90 до 220 вольт. В том случае если при минимальных оборотах двигатель вентилятора работает неустойчиво, то необходимо немного уменьшить сопротивление R2.

Для плавности увеличения и уменьшения скорости вращения вала существует специальный прибор –регулятор оборотов электродвигателя 220в. Стабильная эксплуатация, отсутствие перебоев напряжения, долгий срок службы – преимущества использования регулятора оборотов двигателя на 220, 12 и 24 вольт.

  • Область применения
  • Выбираем устройство
  • Устройство ПЧ
  • Виды устройств

Для чего нужен частотный преобразователь оборотов

Функция регулятора в инвертировании напряжения 12, 24 вольт, обеспечение плавности пуска и остановки с использованием широтно-импульсной модуляции.

Контроллеры оборотов входят в структуру многих приборов, так как они обеспечивают точность электрического управления. Это позволяет регулировать обороты в нужную величину.

Область применения

Регулятор оборотов двигателя постоянного тока используется во многих промышленных и бытовых областях. Например:

  • отопительный комплекс;
  • приводы оборудования;
  • сварочный аппарат;
  • электрические печи;
  • пылесосы;
  • швейные машинки;
  • стиральные машины.

Выбираем устройство


Для того чтобы подобрать эффективный регулятор необходимо учитывать характеристики прибора, особенности назначения.

  1. Для коллекторных электродвигателей распространены векторные контроллеры, но скалярные являются надёжнее.
  2. Важным критерием выбора является мощность. Она должна соответствовать допустимой на используемом агрегате. А лучше превышать для безопасной работы системы.
  3. Напряжение должно быть в допустимых широких диапазонах.
  4. Основное предназначение регулятора преобразовывать частоту, поэтому данный аспект необходимо выбрать соответственно техническим требованиям.
  5. Ещё необходимо обратить внимание на срок службы, размеры, количество входов.

Устройство ПЧ
  • двигатель переменного тока природный контроллер;
  • привод;
  • дополнительные элементы.

Схема контроллера оборотов вращения двигателя 12 в изображена на рисунке. Обороты регулируются с помощью потенциометра. Если на вход поступают импульсы с частотой 8 кГц, то напряжение питания будет 12 вольт.

Прибор может быть куплен в специализированных точках продажи, а можно сделать самому.


При пуске трехфазного двигателя на всю мощность, передаётся ток, действие повторяется около 7 раз. Сила тока сгибает обмотки двигателя, образуется тепло, на протяжении долгого времени. Преобразователь представляет собой инвертор, обеспечивающий превращение энергии. Напряжение поступает в регулятор, где происходит выпрямления 220 вольт с помощью диода, расположенного на входе. Затем происходит фильтрация тока посредством 2 конденсатора. Образуется ШИМ. Далее импульсный сигнал передаётся от обмоток двигателя к определённой синусоиде.

Существует универсальный прибор 12в для бесколлекторных двигателей.

Схема состоит из двух частей–логической и силовой. Микроконтроллер расположен на микросхеме. Эта схема характерна для мощного двигателя. Уникальность регулятора заключается в применении с различными видами двигателей. Питание схем раздельное, драйверам ключей требуется питание 12В.

Виды устройств

Прибор триак

Устройство симистр (триак) используется для регулирования освещением, мощностью нагревательных элементов, скоростью вращения.


Схема контроллера на симисторе содержит минимум деталей, изображенных на рисунке, где С1 – конденсатор, R1 – первый резистор, R2 – второй резистор.

С помощью преобразователя регулируется мощность методом изменения времени открытого симистора. Если он закрыт, конденсатор заряжается посредством нагрузки и резисторов. Один резистор контролирует величину тока, а второй регулирует скорость заряда.

Когда конденсатор достигает предельного порога напряжения 12в или 24в, срабатывает ключ. Симистр переходит в открытое состояние. При переходе напряжения сети через ноль, симистр запирается, далее конденсатор даёт отрицательный заряд.

Преобразователи на электронных ключах

Распространённые регулятор тиристор, обладающие простой схемой работы.


Тиристор, работает в сети переменного тока.

Отдельным видом является стабилизатор напряжения переменного тока. Стабилизатор содержит трансформатор с многочисленными обмотками.



К источнику напряжения 24 вольт. Принцип действия заключаются в заряде конденсатора и запертом тиристоре, а при достижении конденсатором напряжения, тиристор посылает ток на нагрузку.

Процесс пропорциональных сигналов

Сигналы, поступающие на вход системы, образуют обратную связь. Подробнее рассмотрим с помощью микросхемы.


Микросхема TDA 1085, изображенная выше, обеспечивает управление электродвигателем 12в, 24в обратной связью без потерь мощности. Обязательным является содержание таходатчика, обеспечивающего обратную связь двигателя с платой регулирования. Сигнал стаходатчика идёт на микросхему, которая передаёт силовым элементам задачу – добавить напряжение на мотор. При нагрузке на вал, плата прибавляет напряжение, а мощность увеличивается. Отпуская вал, напряжение уменьшается. Обороты будут постоянными, а силовой момент не изменится. Частота управляется в большом диапазоне. Такой двигатель 12, 24 вольт устанавливается в стиральные машины.

Своими руками можно сделать прибор для гриндера, токарного станка по дереву, точила, бетономешалки, соломорезки, газонокосилки, дровокола и многого другого.


Промышленные регуляторы, состоящие из контроллеров 12, 24 вольт, заливаются смолой, поэтому ремонту не подлежат. Поэтому часто изготавливается прибор 12в самостоятельно. Несложный вариант с использованием микросхемы U2008B. В регуляторе используется обратная связь по току или плавный пуск. В случае использования последнего необходимы элементы C1, R4, перемычка X1 не нужна, а при обратной связи наоборот.

При сборе регулятора правильно выбирать резистор. Так как при большом резисторе, на старте могут быть рывки, а при маленьком резисторе компенсация будет недостаточной.

Важно! При регулировке контроллера мощности нужно помнить, что все детали устройства подключены к сети переменного тока, поэтому необходимо соблюдать меры безопасности!

Регуляторы оборотов вращения однофазных и трехфазных двигателей 24, 12 вольт представляют собой функциональное и ценное устройство, как в быту, так и в промышленности.

Схема регулятора, с помощью которой осуществляется изменение частоту оборотов вращения двигателя или вентилятора, рассчитана на работу от сети переменного тока на напряжение 220 вольт.

Двигатель вместе с силовым тиристором VS2 подключен в диагональ диодного моста VD3, на другую же поступает сетевое напряжение переменного тока 220 вольт. Кроме того, этот тиристор осуществляет контроль достаточно широкими импульсами, благодаря чему, непродолжительные обрывы цепи, с которыми работают все коллекторные двигатели, не влияют на устойчивую работу схемы.

Управляет первым тиристором транзистор VT1, подключенный по схеме генератора импульсов. Как только напряжение на конденсаторе станет достаточным для открытия первого транзистора, на управляющий вывод тиристора поступит положительный импульс. Тиристор откроется и теперь уже на втором тиристоре появится длительный управляющий импульс. И уже с него напряжение, которое фактически и влияет на величину оборотов, поступает на двигатель.

Частоту оборотов вращения электродвигателя подстраивают переменным сопротивлением R1. Так как в цепь второго тиристора подсоединена индуктивная нагрузка, то возможно спонтанное открывание тиристора, даже в момент отсутствии управляющего сигнала. Поэтому для блокировки этого, в схему включен диод VD2 который подсоединен параллельно обмотке L1 двигателя.

Во время настройки схемы регулятора оборотов двигателя желательно использовать , которым можно измерить частоту вращения электродвигателя либо обычный стрелочный вольтметр для переменного тока, который подключают параллельно двигателю.

С помощью подбора сопротивления R3 задают диапазон изменения напряжения от 90 до 220 вольт. Если при минимальных оборотах двигатель работает некорректно, то требуется уменьшить номинал резистора R2.

Эта схема хорошо подходит для регулировки скорости вращения вентилятора в зависимости от температуры.


В роли чувствительного элемента используется . В результате его нагревания уменьшается его сопротивление, и поэтому на выходе операционного усилителя, наоборот напряжение увеличивается и через полевой транзистор управляет оборотами вентилятора.

Переменным сопротивлением P1 — можно задать наименьшую скорость вращения вентилятора при наименьшей температуре, а переменным сопротивлением P2 регулируют наибольшую скорость вращения при максимальной температуре.

В нормальных условиях настраиваем резистором P1 минимальные обороты двигателя. Затем нагревают датчик и сопротивлением P2 адают нужную частоту вращения вентилятора.

Схема управляет скоростью вентилятора в зависимости от показаний температур, с помощью обычного с отрицательным температурным коэффициентом.


Схема настолько проста, что в ней присутствует только три радиокомпонента: регулируемый стабилизатор напряжения LM317T и два сопротивления, образующие делитель напряжения. Одно из сопротивлений — термистор с отрицательным ТКС, а другое — обычный резистор. Для упрощения сборки рисунок печатной платы привожу ниже.


В целях экономии, можно оснастить регулятором оборотов типовую болгарку. Такой регулятор для шлифования корпусов различной радиоэлектронной аппаратуры является незаменимым инструментом в арсенале радиолюбителя

Все современные дрели выпускают с встроенными в них регуляторами числа оборотов двигателя, но наверняка, в арсенале каждого радиолюбителя имеется старая советская дрель, у которых изменение числа оборотов не было задумано, что, резко снижает эксплуатационные характеристики.

Регулировать скорость вращения асинхронного безколлекторного двигателя можно с помощью настройки частоты питающего переменного напряжения. Данная схема позволяет регулировать скорость вращения в довольно широком диапазоне — от 1000 до 4000 оборотов в минуту.

Регулировка оборотов асинхронного двигателя своими руками

Насколько я знаю, для регулировки оборотов асинхронного двигателя нужно менять частоту тока. Вот скопировал с одного сайта

Как известно можно изменять (регулировать) скорость вращения асинхронного безколлекторного электродвигателя изменяя частоту питающего двигатель переменного напряжения. На этом принципе был разработан, приведенный здесь, электронный регулятор скорости вращения. Регулятор позволяет изменять скорость вращения в довольно широких пределах — от 1000 до 4000 об/мин.
Регулятор состоит из задающего генератора с регулируемой частотой от 50 до 200 Гц, в который входят мультивибратор на микросхеме К561ЛА7 , счетчик К561ИЕ8 формирующий сигналы управления с фиксированным «мертвым временем» для управления силовыми полевиками полумоста регулятора.

Выходной трансформатор Т1 обеспечивает развязку верхнего и нижнего транзисторов полумоста. Выпрямитель, удвоитель напряжения питающей сети состоит из диодного моста VD9, включенного по нестандартной схеме и конденсаторов фильтра на которых и удваивается напряжение питания полумоста.
Демпфирующая цепь С4, R7 гасит всплески напряжения опасные для силовых транзисторов VT3, VT4.
Для трансформатора управления ключами, использовался каркас трансформатора от БП телевизора KORFUNG Ч/Б. Можно применить любой другой с аналогичным сечением железа — тип магнитопровода не имеет значения. Первичная обмотка содержит 120 витков провода диаметром 0,7мм, с отводом от середины, вторичная — две отдельные обмотки по 60 витков тем же проводом. Данные по вольтажу обмоток: первичка 2х12 вольт, вторички 12 вольт каждая, если сечение железа отличается от заданного, расчитать можно по формулам для трансформаторов на 50Гц. Марка провода роли не играет (медный).
Обе вторичные обмотки нужно хорошо изолировать друг от друга, так как потенциал между ними достигает 640 вольт. Подключать выходные обмотки к затворам ключей необходимо в противофазе.

Регулятор может работать с двигателями мощностью до 500Вт. Для применения регулятора с более мощными двигателями необходимо применить в схеме большее число силовых ключей в параллельном включении и увеличить емкость конденсаторов фильтра питания С3 и С4.
Конструктивно регулятор выполнен на печатной плате размрами 110 х 80мм, трансформатор управления ключами ставится отдельно.

Добавлено (26.08.2013, 19:50)
———————————————
Он там регулирует от 50гц до 200гц. Но думаю, если изменить емкость С1 можно добиться частоты пониже. Тем самым и уменьшить обороты.

Плавная работа двигателя, без рывков и скачков мощности – это залог его долговечности. Для контроля этих показателей используется регулятор оборотов электродвигателя на 220В, 12 В и 24 В, все эти частотники можно изготовить своими руками или купить уже готовый агрегат.

Регулятор оборотов двигателя, частотный преобразователь – это прибор на мощном транзисторе, который необходим для того, чтобы инвертировать напряжение, а также обеспечить плавную остановку и пуск асинхронного двигателя при помощи ШИМ. ШИМ – широко-импульсное управление электрическими приспособлениями. Его применяют для создания определенной синусоиды переменного и постоянного тока.

Самый простой пример преобразователя – это обычный стабилизатор напряжения. Но у обсуждаемого прибора гораздо больший спектр работы и мощность.

Частотные преобразователи используются в любом устройстве, которое питается от электрической энергии. Регуляторы обеспечивают чрезвычайно точный электрический моторный контроль, так что скорость двигателя можно изменять в меньшую или большую сторону, поддерживать обороты на нужном уровне и защищать приборы от резких оборотов. При этом электродвигателем используется только энергия, необходимая для работы, вместо того, чтобы запускать его на полной мощности.

Зачем нужен регулятор оборотов асинхронного электродвигателя:

Устройство часто используется для сварочного аппарата (в основном для полуавтоматов), электрической печки, ряда бытовых приборов (пылесоса, швейной машинки, радио, стиральной машины), домашнего отопителя, различных судомоделей и т.д.

Регулятор оборотов представляет собой устройство, состоящее из следующих трех основных подсистем:

Когда двигатель переменного тока запускается на полную мощность, происходит передача тока с полной мощностью нагрузки, такое повторяется 7-8 раз. Этот ток сгибает обмотки двигателя и вырабатывает тепло, которое будет выделяться продолжительное время. Это может значительно снизить долговечность двигателя. Иными словами, преобразователь – это своеобразный ступенчатый инвертор, который обеспечивает двойное преобразование энергии.

В зависимости от входящего напряжения, частотный регулятор числа оборотов трехфазного или однофазного электродвигателя, происходит выпрямление тока 220 или 380 вольт. Это действие осуществляется при помощи выпрямляющего диода, который расположен на входе энергии. Далее ток проходит фильтрацию при помощи конденсаторов. Далее формируется ШИМ, за это отвечает электросхема. Теперь обмотки асинхронного электродвигателя готовы к передаче импульсного сигнала и их интеграции к нужной синусоиде. Даже у микроэлектродвигателя эти сигналы выдаются, в прямом смысле слова, пачками.

Фото — схема регулятора для бесколлекторных двигателей

В данной схеме есть две части – одна логическая, где на микросхеме расположен микроконтроллер, а вторая – силовая. В основном такая электрическая схема используется для мощного электрического двигателя.

Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

Можно сделать простой симисторный регулятор оборотов электродвигателя, его схема представлена ниже, а цена состоит только из деталей, продающихся в любом магазине электротехники.

Для работы нам понадобится мощный симистор типа BT138-600, её советует журнал радиотехники.

Фото — схема регулятора оборотов своими руками

В описанной схеме, обороты будут регулироваться при помощи потенциометра P1. Параметром P1 определяется фаза входящего импульсного сигнала, который в свою очередь открывает симистор. Такая схема может применяться как в полевом хозяйстве, так и в домашнем. Можно использовать данный регулятор для швейных машинок, вентиляторов, настольных сверлильных станков.

Принцип работы прост: в момент, когда двигатель немного затормаживается, его индуктивность падает, и это увеличивает напряжение в R2-P1 и C3, то в свою очередь влечет более продолжительное открытие симистора.

Тиристорный регулятор с обратной связью работает немного по-другому. Он обеспечивает обратный ход энергии в энергетическую систему, что является очень экономным и выгодным. Данный электронный прибор подразумевает включение в электрическую схемы мощного тиристора. Его схема выглядит вот так:

Здесь для подачи постоянного тока и выпрямления требуется генератор управляющего сигнала, усилитель, тиристор, цепь стабилизации оборотов.

Как можно регулировать обороты асинхронного двигателя: обзор способов

Благодаря надежности и простоте конструкции асинхронные двигатели (АД) получили широкое распространение. В большинстве станков, промышленном и бытовом оборудовании применяются электродвигатели такого типа. Изменение скорости вращения АД производится механически (дополнительной нагрузкой на валу, балластом, передаточными механизмами, редукторами и т.д.) или электрическими способами. Электрическое регулирование более сложное, но и гораздо более удобное и универсальное.

Для многих агрегатов применяется именно электрическое управление. Оно обеспечивает точное и плавное регулирование пуска и работы двигателя. Электрическое управление производится за счет:

  • изменения частоты тока;
  • силы тока;
  • уровня напряжения.

В этой статье мы рассмотрим популярные способы, как может осуществляться регулировка оборотов асинхронного двигателя на 220 и 380В.

Изменение скорости АД с короткозамкнутым ротором

Существует несколько способов:

  1. Управление вращением за счет изменения электромагнитного поля статора: частотное регулирование и изменение числа пар полюсов.
  1. Изменение скольжения электромотора за счет уменьшения или увеличения напряжения (может применяться для АД с фазным ротором).

Частотное регулирование

В данном случае регулировка производится с помощью подключенного к двигателю устройства для преобразования частоты. Для этого применяются мощные тиристорные преобразователи. Процесс частотного регулирования можно рассмотреть на примере формулы ЭДС трансформатора:

Данное выражение означает, что для сохранения постоянного магнитного потока, означающего сохранение перегрузочной способности электромотора, следует одновременно с преобразованием частоты корректировать и уровень питающего напряжения. Если сохраняется выражение, вычисленное по формуле:

то это означает, что критический момент не изменен. А механические характеристики соответствуют рисунку ниже, если вы не понимаете, что значат эти характеристики, то в этом случае регулировка происходит без потери мощности и момента.

Достоинствами данного метода являются:
  • плавное регулирование;
  • изменение скорости вращения ротора в большую и меньшую сторону;
  • жесткие механические характеристики;
  • экономичность.

Недостаток один — необходимость в частотном преобразователе, т.е. увеличение стоимости механизма. К слову, на современном рынке представлены модели с однофазным и трёхфазным входом, стоимость которых при мощности 2-3 кВт лежит в диапазоне 100-150 долларов, что не слишком дорого для полноценной регулировки привода станков в частной мастерской.

Переключение числа пар полюсов

Данный метод применяется для многоскоростных двигателей со сложной обмоткой, позволяющей изменять число пар ее полюсов. Самое широкое применение получили двухскоростные, трехскоростные и четырехскоростные АД. Принцип регулировки проще всего рассмотреть на основе двухскоростного АД. В такой машине обмотка каждой фазы состоит из двух полуобмоток. Скорость вращения изменяется при подключении их последовательно или параллельно.

В четырехскоростном электродвигателе обмотка выполнена в виде двух независимых друг от друга частей. При изменении числа пар полюсов первой обмотки производится изменение скорости работы электромотора с 3000 до 1500 оборотов в минуту. При помощи второй обмотки производится регулировка вращения 1000 и 500 оборотов в минуту.

При изменении числа пар полюсов происходит и изменение критического момента. Для его сохранения неизменным, требуется одновременно с изменением числа пар полюсов регулировать и питающее напряжение, например, переключением схемы звезда-треугольник и их вариациями.

Достоинства данного метода:

  • жесткие механические характеристики двигателя;
  • высокий КПД.
  • ступенчатая регулировка;
  • большой вес и габаритные размеры;
  • высокая стоимость электромотора.

Способы управления скоростью АД с фазным ротором

Изменение скорости вращения АД с фазным ротором производится путем изменения скольжения. Рассмотрим основные варианты и способы.

Изменение питающего напряжения

Этот способ также применяется для АД с КЗ ротором. Асинхронный двигатель подключается через автотрансформатор или ЛАТР. Если уменьшать напряжение питания, частота вращения двигателя снизится.

Но такой режим уменьшает перегрузочную способность двигателя. Этот способ применяется для регулирования в пределах напряжения не выше номинального, так как увеличение номинального напряжения приведет к выходу электродвигателя из строя.

Активное сопротивление в цепи ротора

При использовании данного метода в цепь ротора подключается реостат или набор постоянных резисторов большой мощности. Данное устройство предназначено для плавного увеличения сопротивления.

Скольжение растет пропорционально увеличению сопротивления, а скорость вращения вала электромотора при этом снижается.

  • большой диапазон регулирования в сторону понижения скорости вращения.
  • снижение КПД;
  • увеличение потерь;
  • ухудшение механических характеристик.

Асинхронный вентильный каскад и машины двойного питания

Изменение скорости работы асинхронных электромоторов в данных случаях выполняется путем изменения скольжения. При этом скорость вращения электромагнитного поля неизменна. Напряжение подается напрямую на обмотки статора. Регулировка происходит за счет использования мощности скольжения, которая трансформируется в цепь ротора, и образует добавочную ЭДС. Такие методы используются только в специальных машинах и крупных промышленных устройствах.

Плавный пуск асинхронных электродвигателей

АД кроме безусловных преимуществ, обладают существенными недостатками. Это рывок на старте и большие пусковые токи, в 7 раз превышающие номинальные. Для мягкого старта электродвигателя используются следующие методы:

  • переключение обмоток по схеме звезда – треугольник;
  • включение электродвигателя через автотрансформатор;
  • использование специализированных устройств для плавного пуска.

В большинстве частотных регуляторов есть функция плавного пуска двигателя. Это не только снижает пусковые токи, но и уменьшает нагрузки на исполнительные механизмы. Поэтому регулирование частоты и плавный пуск довольно сильно связаны между собой.

Как сделать устройство для изменения скорости вращения электродвигателя своими руками

Для регулировки маломощных однофазных АД можно использовать диммеры. Однако этот способ ненадежен и обладает серьезными недостатками: снижением КПД, серьезным перегревом устройства и опасностью повреждения двигателя.

Для надежного и качественного регулирования оборотов электродвигателей на 220В, лучше всего подходит частотное регулирование.

Приведенная ниже схема позволяет собрать частотное устройство для регулировки электромоторов мощностью до 500 Вт. Изменение скорости вращения производится в границах от 1000 до 4000 оборотов в минуту.

Устройство состоит из задающего генератора с изменяемой частотой, состоящего из мультивибратора, собранного на микросхеме К561ЛА7, счетчика на микросхеме К561ИЕ8, полумоста регулятора. Выходной трансформатор Т1 выполняет развязку верхнего и нижнего транзисторов полумоста.

Демпфирующая цепь С4, R7 гасит всплески напряжения опасные для силовых транзисторов VT3, VT4. Выпрямитель, удвоитель напряжения питающей сети, включает в себя диодный мост VD9, с конденсатором фильтра на которых происходит удвоение напряжения питания полумоста.

Напряжение первичной обмотки: 2х12В, вторичной обмотки 12В. Первичная обмотка трансформатора управления ключами, состоит из 120 витков медного провода сечением 0,7мм, с отводом от середины. Вторичная – две обмотки, каждая по 60 витков повода сечением 0,7 мм.

Вторичные обмотки необходимо максимально надежно заизолировать друг от друга, так как разница потенциалов между ними доходит до 640 В. Подключение выходных обмоток к затворам ключей производится в противофазе.

Вот мы и рассмотрели способы регулировки оборотов асинхронных двигателей. Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Самостоятельное изготовление регулятора оборотов электродвигателя

Регулятор оборотов в двигателе нужен для совершения плавного разгона и торможения. Широкое распространение получили такие приборы в современной промышленности. Благодаря им происходит измерение скорости движения в конвейере, на различных устройствах, а также при вращении вентилятора. Двигатели с производительностью на 12 Вольт применяются в целых системах управления и в автомобилях.

Устройство системы

Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.

  1. Ротор — это часть вращения, статор — это внешний по типу магнит.
  2. Щётки, которые произведены из графита — это главная часть скользящего контакта, через которую на вращающийся якорь и стоит подавать напряжение.
  3. Тахогенератор —это устройство, которое производит слежку за характеристикой вращения прибора. Если происходит нарушение в размеренности процесса вращения, то он корректирует поступающий в двигатель уровень напряжения, тем самым делая его наиболее плавным и медленным.
  4. Статор. Такая деталь может включать в себя не один магнит, а, к примеру, две пары полюсов. Вместе с этим на месте статических магнитов здесь будут находиться катушки электромагнитов. Совершать работу такое устройство способно как от постоянного тока, так и от переменного.

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя

В виде регуляторов оборотов электродвигателей 220 В и 380 В применяются особые частотные преобразователи. Такие устройства относят к высокотехнологическим, они и помогают совершить кардинальное преобразование характеристики тока (форму сигнала, а также частоту). В их комплектации имеются мощные полупроводниковые транзисторы, а также широтно-импульсный модулятор. Весь процесс осуществления работы устройства происходит с помощью управления специальным блоком на микроконтроллере. Изменение скорости во вращении ротора двигателей происходит довольно медленно.

Именно по этой причине частотные преобразователи применяются в нагруженных устройствах. Чем медленнее будет происходить процесс разгона, тем меньшая нагрузка будет совершена на редуктор, а также конвейер. Во всех частотниках можно найти несколько степеней защиты: по нагрузке, току, напряжению и другим показателям.

Некоторые модели частотных преобразователей совершают питание от однофазового напряжения (оно будет доходить до 220 Вольт), создают из него трехфазовое. Это помогает совершить подключение асинхронного мотора в домашних условиях без применения особо сложных схем и конструкций. При этом потребитель сможет не потерять мощность во время работы с таким прибором.

Зачем используют такой прибор-регулятор

Если говорить про двигатели регуляторов, то обороты нужны:

  1. Для существенной экономии электроэнергии. Так, не любому механизму нужно много энергии для выполнения работы вращения мотора, в некоторых случаях можно уменьшить вращение на 20−30 процентов, что поможет значительно сократить расходы на электроэнергию сразу в несколько раз.
  2. Для защиты всех механизмов, а также электронных типов цепей. При помощи преобразовательной частоты можно осуществлять определённый контроль за общей температурой, давлением, а также другими показателями прибора. В случае когда двигатель работает в виде определённого насоса, то в ёмкости, в которую совершается накачка воздуха либо жидкости, стоит вводить определённый датчик давления. Во время достижения максимальной отметки мотор попросту автоматически закончит свою работу.
  3. Для процесса плавного запуска. Нет особой необходимости применять дополнительные электронные виды оборудования — все можно осуществить при помощи изменения в настройках частотного преобразователя.
  4. Для снижения уровня расходов на обслуживание устройств. С помощью таких регуляторов оборотов в двигателях 220 В можно значительно уменьшить возможность выхода из строя приборов, а также отдельных типов механизмов.

Схемы, по которым происходит создание частотных преобразователей в электродвигателе, широко используются в большинстве бытовых устройств. Такую систему можно найти в источниках беспроводного питания, сварочных аппаратах, зарядках телефона, блоках питания персонального компьютера и ноутбука, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп для подсветки современных мониторов, а также ЖК-телевизоров.

Регулятор оборотов электродвигателя 220в

Его можно изготовить совершенно самостоятельно, но для этого нужно будет изучить все возможные технические особенности прибора. По конструкции можно выделить сразу несколько разновидностей главных деталей. А именно:

  1. Сам электродвигатель.
  2. Микроконтроллерная система управления блока преобразования.
  3. Привод и механические детали, которые связаны с работой системы.
Перед самым началом запуска устройства, после подачи определённого напряжения на обмотки, начинается процесс вращения двигателя с максимальным показателем мощности. Именно такая особенность и будет отличать асинхронные устройства от остальных видов. Ко всему прочему происходит прибавление нагрузки от механизмов, которые приводят прибор в движение. В конечном счёте на начальном этапе работы устройства мощность, а также потребляемый ток лишь возрастают до максимальной отметки.

В это время происходит процесс выделения наибольшего количества тепла. Происходит перегрев в обмотках, а также в проводах. Использование частичного преобразования поможет не допустить этого. Если произвести установку плавного пуска, то до максимальной отметки скорости (которая также может регулироваться оборудованием и может быть не 1500 оборотов за минуту, а всего лишь 1000) двигатель начнёт разгоняться не в первый момент работы, а на протяжении последующих 10 секунд (при этом на каждую секунду устройство будет прибавлять по 100−150 оборотов). В это время процесс нагрузки на все механизмы и провода начинает уменьшаться в несколько раз.

Как сделать регулятор своими руками

Можно совершенно самостоятельно создать регулятор оборотов электродвигателя около 12 В. Для этого стоит использовать переключатель сразу нескольких положений, а также специальный проволочный резистор. При помощи последнего происходит изменение уровня напряжения питания (а вместе с этим и показателя частоты вращения). Такие же системы можно применять и для совершения асинхронных движений, но они будут менее эффективными.

Ещё много лет назад широко использовались механические регуляторы — они были построены на основе шестеренчатых приводов или же их вариаторов. Но такие устройства считались не очень надёжными. Электронные средства показывали себя в несколько раз лучше, так как они были не такими большими и позволяли совершать настройку более тонкого привода.

Для того чтобы создать регулятор вращения электродвигателя, стоит использовать сразу несколько устройств, которые можно либо купить в любом строительном магазине, либо снять со старых инвенторных устройств. Чтобы совершить процесс регулировки, стоит включить специальную схему переменного резистора. С его помощью происходит процесс изменения амплитуды входящего на резистор сигнала.

Внедрение системы управления

Чтобы значительно улучшить характеристику даже самого простого оборудования, стоит в схему регулятора оборотов двигателя подключить микроконтроллерное управление. Для этого стоит выбрать тот процессор, в котором есть подходящее количество входов и выходов соответственно: для совершения подключения датчиков, кнопок, а также специальных электронных ключей.

Для осуществления экспериментов стоит использовать особенный микроконтроллер AtMega 128 — это наиболее простой в применении и широко используемый контроллер. В свободном использовании можно найти большое число схем с его применением. Чтобы устройство совершало правильную работу, в него стоит записать определённый алгоритм действий — отклики на определённые движения. К примеру, при достижении температуры в 60 градусов Цельсия (замер будет отмечаться на графике самого устройства), должно произойти автоматическое отключение работы устройства.

Регулировка работы

Теперь стоит поговорить о том, как можно осуществить регулировку оборотов в коллекторном двигателе. В связи с тем, что общая скорость вращения мотора может напрямую зависеть от величины подаваемого уровня напряжения, для этого вполне пригодны совершенно любые системы для регулировки, которые могут осуществлять такую функцию.

Стоит перечислить несколько разновидностей приборов:

  1. Лабораторные автотрансформеры (ЛАТР).
  2. Заводские платы регулировки, которые применяются в бытовых устройствах (можно взять даже те, которые используются в пылесосах, миксерах).
  3. Кнопки, которые применяются в конструкции электроинструментов.
  4. Бытовые разновидности регуляторов, которые оснащены особым плавным действием.
Но при этом все такие способы имеют определённый изъян. Совместно с процессами уменьшения оборотов уменьшается и общая мощность работы мотора. Иногда его можно остановить, даже просто дотронувшись рукой. В некоторых случаях это может быть вполне нормальным, но по большей части это считается серьёзной проблемой.

Наиболее приемлемым вариантом станет выполнение функции регулировки оборотов при помощи применения тахогенератора.

Его чаще всего устанавливают на заводе. Во время отклонения скорости вращения моторов через симистры в моторе будет происходить передача уже откорректированного электропитания, сопутствующего нужной скорости вращения. Если в такую ёмкость будет встроена регулировка вращения самого мотора, то мощность не будет потеряна.

Как же это выглядит в виде конструкции? Больше всего используется именно реостатная регулировка процесса вращения, которая создана на основе применения полупроводника.

В первом случае речь пойдёт о переменном сопротивлении с использованием механического процесса регулировки. Она будет последовательно подключена к коллекторному электродвигателю. Недостатком в этом случае станет дополнительное выделение некоторого количества тепла и дополнительная трата ресурса всего аккумулятора. Во время такой регулировки происходит общая потеря мощности в процессе совершения вращения мотора. Он считается наиболее экономичным вариантом. Не используется для довольно мощных моторов по вышеуказанным причинам.

Во втором случае во время применения полупроводников происходит процесс управления мотором при помощи подачи определённого числа импульсов. Схема способна совершать изменение длительности таких импульсов, что, в свою очередь, будет изменять общую скорость вращения мотора без потери показателя мощности.

Если вы не хотите самостоятельно изготавливать оборудование, а хотите купить уже полностью готовое к применению устройство, то стоит обратить особое внимание на главные параметры и характеристики, такие, как мощность, тип системы управления прибором, напряжение в устройстве, частоту, а также напряжение рабочего типа. Лучше всего будет производить расчёт общих характеристик всего механизма, в котором стоит применять регулятор общего напряжения двигателя. Стоит обязательно помнить, что нужно производить сопоставление с параметрами частотного преобразователя.

Управление скоростью вращения однофазных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели питаются от обычной сети переменного напряжения 220 В.

Наиболее распространённая конструкция таких двигателей содержит две (или более) обмотки — рабочую и фазосдвигающую. Рабочая питается напрямую, а дополнительная через конденсатор, который сдвигает фазу на 90 градусов, что создаёт вращающееся магнитное поле. Поэтому такие двигатели ещё называют двухфазные или конденсаторные.

Регулировать скорость вращения таких двигателей необходимо, например, для:

  • изменения расхода воздуха в системе вентиляции
  • регулирования производительности насосов
  • изменения скорости движущихся деталей, например в станках, конвеерах

В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума установки, установить необходимую производительность.

Способы регулирования

Рассматривать механические способы изменения скорости вращения, например редукторы, муфты, шестерёнчатые трансмиссии мы не будем. Также не затронем способ изменения количества полюсов обмоток.

Рассмотрим способы с изменением электрических параметров:

  • изменение напряжения питания двигателя
  • изменение частоты питающего напряжения

Регулирование напряжением

Регулирование скорости этим способом связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя — разностью между скоростью вращения магнитного поля, создаваемого неподвижным статором двигателя и его движущимся ротором:

n1 скорость вращения магнитного поля

n2— скорость вращения ротора

При этом обязательно выделяется энергия скольжения — из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя.

Данный способ имеет небольшой диапазон регулирования, примерно 2:1, а также может осуществляться только вниз — то есть, снижением питающего напряжения.

При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности.

Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой.

На практике для этого применяют различные схемы регуляторов.

Автотрансформаторное регулирование напряжения

Автотрансформатор — это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков. При этом нет гальванической развязки от сети, но она в данном случае и не нужна, поэтому получается экономия из-за отсутствия вторичной обмотки.

На схеме изображён автотрансформатор T1, переключатель SW1, на который приходят отводы с разным напряжением, и двигатель М1.

Регулировка получается ступенчатой, обычно используют не более 5 ступеней регулирования.

Преимущества данной схемы:
      • неискажённая форма выходного напряжения (чистая синусоида)
      • хорошая перегрузочная способность трансформатора
Недостатки:
      • большая масса и габариты трансформатора (зависят от мощности нагрузочного мотора)
      • все недостатки присущие регулировке напряжением

Тиристорный регулятор оборотов двигателя

В данной схеме используются ключи — два тиристора, включённых встречно-параллельно (напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения) или симистор.

Схема управления регулирует момент открытия и закрытия тиристоров относительно фазового перехода через ноль, соответственно «отрезается» кусок вначале или, реже в конце волны напряжения.

Таким образом изменяется среднеквадратичное значение напряжения.

Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки — ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов (так называемые диммеры).

Ещё один способ регулирования — пропуск полупериодов волны напряжения, но при частоте в сети 50 Гц для двигателя это будет заметно — шумы и рывки при работе.

Для управления двигателями регуляторы модифицируют из-за особенностей индуктивной нагрузки:

  • устанавливают защитные LRC-цепи для защиты силового ключа (конденсаторы, резисторы, дроссели)
  • добавляют на выходе конденсатор для корректировки формы волны напряжения
  • ограничивают минимальную мощность регулирования напряжения — для гарантированного старта двигателя
  • используют тиристоры с током в несколько раз превышающим ток электромотора

Достоинства тиристорных регуляторов:

Недостатки:
      • можно использовать для двигателей небольшой мощности
      • при работе возможен шум, треск, рывки двигателя
      • при использовании симисторов на двигатель попадает постоянное напряжение
      • все недостатки регулирования напряжением

Стоит отметить, что в большинстве современных кондиционеров среднего и высшего уровня скорость вентилятора регулируется именно таким способом.

Транзисторный регулятор напряжения

Как называет его сам производитель — электронный автотрансформатор или ШИМ-регулятор.

Изменение напряжения осуществляется по принципу ШИМ (широтно-импульсная модуляция), а в выходном каскаде используются транзисторы — полевые или биполярные с изолированным затвором (IGBT).

Выходные транзисторы коммутируются с высокой частотой (около 50 кГц), если при этом изменить ширину импульсов и пауз между ними, то изменится и результирующее напряжение на нагрузке. Чем короче импульс и длиннее паузы между ними, тем меньше в итоге напряжение и подводимая мощность.

Для двигателя, на частоте в несколько десятков кГц, изменение ширины импульсов равносильно изменению напряжения.

Выходной каскад такой же как и у частотного преобразователя, только для одной фазы — диодный выпрямитель и два транзистора вместо шести, а схема управления изменяет выходное напряжение.

Плюсы электронного автотрансформатора:

        • Небольшие габариты и масса прибора
        • Невысокая стоимость
        • Чистая, неискажённая форма выходного тока
        • Отсутствует гул на низких оборотах
        • Управление сигналом 0-10 Вольт
Слабые стороны:
        • Расстояние от прибора до двигателя не более 5 метров (этот недостаток устраняется при использовании дистанционного регулятора)
        • Все недостатки регулировки напряжением

Частотное регулирование

Ещё совсем недавно (10 лет назад) частотных регуляторов скорости двигателей на рынке было ограниченное количество, и стоили они довольно дорого. Причина — не было дешёвых силовых высоковольтных транзисторов и модулей.

Но разработки в области твердотельной электроники позволили вывести на рынок силовые IGBT-модули. Как следствие — массовое появление на рынке инверторных кондиционеров, сварочных инверторов, преобразователей частоты.

На данный момент частотное преобразование — основной способ регулирования мощности, производительности, скорости всех устройств и механизмов приводом в которых является электродвигатель.

Однако, преобразователи частоты предназначены для управления трёхфазными электродвигателями.

Однофазные двигатели могут управляться:

  • специализированными однофазными ПЧ
  • трёхфазными ПЧ с исключением конденсатора

Преобразователи для однофазных двигателей

В настоящее время только один производитель заявляет о серийном выпуске специализированного ПЧ для конденсаторных двигателей — INVERTEK DRIVES.

Это модель Optidrive E2

Для стабильного запуска и работы двигателя используются специальные алгоритмы.

При этом регулировка частоты возможна и вверх, но в ограниченном диапазоне частот, этому мешает конденсатор установленный в цепи фазосдвигающей обмотки, так как его сопротивление напрямую зависит от частоты тока:

f — частота тока

С — ёмкость конденсатора

В выходном каскаде используется мостовая схема с четырьмя выходными IGBT транзисторами:

Optidrive E2 позволяет управлять двигателем без исключения из схемы конденсатора, то есть без изменения конструкции двигателя — в некоторых моделях это сделать довольно сложно.

Преимущества специализированного частотного преобразователя:

        • интеллектуальное управление двигателем
        • стабильно устойчивая работа двигателя
        • огромные возможности современных ПЧ:
          • возможность управлять работой двигателя для поддержания определённых характеристик (давления воды, расхода воздуха, скорости при изменяющейся нагрузке)
          • многочисленные защиты (двигателя и самого прибора)
          • входы для датчиков (цифровые и аналоговые)
          • различные выходы
          • коммуникационный интерфейс (для управления, мониторинга)
          • предустановленные скорости
          • ПИД-регулятор
Минусы использования однофазного ПЧ:

Использование ЧП для трёхфазных двигателей

Стандартный частотник имеет на выходе трёхфазное напряжение. При подключении к ему однофазного двигателя из него извлекают конденсатор и соединяют по приведённой ниже схеме:

Геометрическое расположение обмоток друг относительно друга в статоре асинхронного двигателя составляет 90°:

Фазовый сдвиг трёхфазного напряжения -120°, как следствие этого — магнитное поле будет не круговое , а пульсирующее и его уровень будет меньше чем при питании со сдвигом в 90°.

В некоторых конденсаторных двигателях дополнительная обмотка выполняется более тонким проводом и соответственно имеет более высокое сопротивление.

При работе без конденсатора это приведёт к:

  • более сильному нагреву обмотки (срок службы сокращается, возможны кз и межвитковые замыкания)
  • разному току в обмотках

Многие ПЧ имеют защиту от асимметрии токов в обмотках, при невозможности отключить эту функцию в приборе работа по данной схеме будет невозможна

Преимущества:

          • более низкая стоимость по сравнению со специализированными ПЧ
          • огромный выбор по мощности и производителям
          • более широкий диапазон регулирования частоты
          • все преимущества ПЧ (входы/выходы, интеллектуальные алгоритмы работы, коммуникационные интерфейсы)

Недостатки метода:

          • необходимость предварительного подбора ПЧ и двигателя для совместной работы
          • пульсирующий и пониженный момент
          • повышенный нагрев
          • отсутствие гарантии при выходе из строя, т.к. трёхфазные ПЧ не предназначены для работы с однофазными двигателями

Как своими руками сделать регулятор оборотов электродвигателя

При использовании электродвигателя в различных устройствах и инструментах неизменно возникает необходимость регулировки скорости вращения вала.

Самостоятельно сделать регулятор оборотов электродвигателя не составит труда. Нужно лишь подыскать качественную схему, устройство которой полностью бы подходило к особенностям и типу конкретного электрического двигателя.

Использование частотных преобразователей

Для регулировки оборотов электрического двигателя, работающего от сети с напряжением в 220 и 380 Вольт, могут использоваться частотные преобразователи. Высокотехнологичные электронные устройства позволяют благодаря изменению частоты и амплитуды сигнала плавно регулировать частоту вращения электродвигателя.

В основе таких преобразователей лежат мощные полупроводниковые транзисторы с широкоимпульсными модуляторами.

Преобразователи с помощью соответствующего блока управления на микроконтроллере позволяют плавно изменять показатель оборотов двигателя.

Высокотехнологичные преобразователи частоты используются в сложных и нагруженных механизмах. Современные частотные регуляторы имеют сразу несколько степеней защиты, в том числе по нагрузке, показателю тока напряжения и другим характеристикам. Отдельные модели питаются от электросети с однофазным напряжением в 220 Вольт и могут переделывать напряжение в трехфазные 380 Вольт. Использование таких преобразователей позволяет в домашних условиях использовать асинхронные электрические двигатели без применения сложных схем подключения.

Применение электронных регуляторов

Использование мощных асинхронных двигателей невозможно без применения соответствующих регуляторов оборотов. Такие преобразователи используются для следующих целей:

  • Ступенчатый разгон и возможность понижения оборотов двигателя при уменьшении нагрузки позволяет уменьшить потребление электроэнергии. Использование частотных преобразователей с мощными асинхронными двигателями позволяет вдвое сократить расходы на электроэнергию.
  • Защита электронных механизмов. Преобразователи частоты позволяют контролировать показатели давления, температуры и ряд других параметров. При использовании двигателя в качестве привода насоса в емкости, в которую закачивается жидкость или воздух, может быть установлен датчик давления, отвечающий за управление механизмом и предотвращающий его выход из строя.
  • Обеспечение плавного запуска. При запуске электродвигателя, когда мотор сразу начинает работать на максимальных оборотах, на привод приходится повышенная нагрузка. Использование регулятора оборотов обеспечивает плавность запуска, что гарантирует максимально возможную долговечность работы привода и отсутствие его серьезных поломок.
  • Сокращаются расходы на техническое обслуживание насосов и самих силовых агрегатов. Наличие регуляторов оборотов снижает риск поломок отдельных механизмов и всего привода.

Используемая частотными преобразователями схема работы аналогична у большинства бытовых приборов. Похожие устройства также используются в сварочных аппаратах, ИБП, питании ПК и ноутбуков, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп, а также в мониторах и жидкокристаллических телевизорах.

Несмотря на кажущуюся сложность схемы, сделать регулятор оборотов электродвигателя 220 В будет достаточно просто.

Принцип работы устройства

Принцип работы и конструкция регулятора оборотов двигателя отличается простотой, поэтому, изучив технические моменты, вполне по силам выполнить их самостоятельно. Конструктивно выделяют несколько основных компонентов, из которых состоят регуляторы вращения:

  • Электрический двигатель.
  • Блок преобразователя и микроконтроллерная схема управления.
  • Механизмы и приводы.

Отличием асинхронных двигателей от стандартных приводов является вращение ротора с максимальными показателями мощности при подаче напряжения на обмотку трансформатора. На начальном этапе показатели потребляемого тока и мощность у двигателя возрастает до максимума, что приводит к существенной нагрузке на привод и его быстрому выходу из строя.

При запуске двигателя на максимальных оборотах выделяется большое количество тепла, что приводит к перегреву привода, обмотки и других элементов привода. Благодаря использованию частотного преобразователя имеется возможность плавно разгонять двигатель, что предупреждает перегрев и другие проблемы с агрегатом. Электромотор может при использовании частотного преобразователя запускаться на частоте оборотов 1000 в минуту, а в последующем обеспечивается плавный разгон, когда каждые 10 секунд прибавляется 100−200 оборотов двигателя.

Изготовление самодельных реле

Изготовить самодельный регулятор оборотов электродвигателя 12 В не составит какого-либо труда. Для такой работы потребуется следующее:
  • Проволочные резисторы.
  • Переключатель на несколько положений.
  • Блок управления и реле.

Использование проволочных резисторов позволяет изменять напряжение питания, соответственно, и частоту вращения двигателя. Такой регулятор обеспечивает ступенчатый разгон двигателя, отличается простой конструкции и может быть выполнен даже начинающими радиолюбителями. Такие простейшие самодельные ступенчатые регуляторы можно использовать с асинхронными и контактными двигателями.

Принцип работы самодельного преобразователя:

  1. Питание от сети направляется на конденсатор.
  2. Используемый конденсатор полностью заряжается.
  3. Нагрузка передается на резистор и нижний кабель.
  4. Электрод тиристора, соединенный с положительным контактом на конденсаторе, получает нагрузку.
  5. Передаётся заряд напряжения.
  6. Происходит открытие второго полупроводника.
  7. Тиристор пропускает полученную с конденсатора нагрузку.
  8. Конденсатор полностью разряжается, после чего повторяется полупериод.
В прошлом наибольшей популярностью пользовались механические регуляторы, выполненные на основе вариатора или шестеренчатого привода. Однако они не отличались должной надежностью и часто выходили из строя.

Самодельные электронные регуляторы зарекомендовали себя с наилучшей стороны. Они используют принцип изменения ступенчатого или плавного напряжения, отличаются долговечностью, надежностью, имеют компактные габариты и обеспечивают возможность тонкой настройки работы привода.

Дополнительное использование в схемах электронных регуляторов симисторов и аналогичных устройств позволяет обеспечить плавное изменение мощности напряжения, соответственно электродвигатель будет правильно набирать обороты, постепенно выходя на свою максимальную мощность.

Для обеспечения качественной регулировки в схему включаются переменные резисторы, которые изменяют амплитуду входящего сигнала, обеспечивая плавное или ступенчатое изменение числа оборотов.

Схема на ШИМ-транзисторе

Регулировать скорость вращения вала у маломощных электродвигателей можно при помощи шин-транзистора и последовательного соединения резисторов в питании. Этот вариант отличается простотой реализации, однако имеет низкий КПД и не позволяет плавно изменять скорость вращения двигателя. Изготовить своими руками регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В с использованием шим-транзистора не составит особой сложности.

Принцип работы регулятора на транзисторе:

  • Используемые сегодня шин-транзисторы имеют генератор пилообразного напряжения частотой в 150 Герц.
  • Операционные усилители используются в роли компаратора.
  • Изменение скорости вращения осуществляется за счёт наличия переменного резистора, управляющего длительностью импульсов.

Транзисторы имеют ровную постоянную амплитуду импульсов, идентичную амплитуде напряжения питания. Это позволяет выполнять регулировку оборотов двигателя 220 В и поддерживать работу агрегата даже при подаче минимального напряжения на обмотку трансформатора.

Благодаря возможности подключения микроконтроллера к ШИМ-транзистору обеспечивается возможность автоматической настройки и регулировки работы электропривода. Такие схемы исполнения преобразователей могут иметь дополнительные компоненты, которые расширяют функциональные возможности привода, обеспечивая работу в полностью автоматическом режиме.

Внедрение автоматических систем управления

Наличие в регуляторах и частотных преобразователях микроконтроллерного управления позволяет улучшить параметры работы привода, а сам мотор может работать в полностью автоматическом режиме, когда используемый контроллер плавно или ступенчато изменяет показатели частоты вращения агрегата. Сегодня в качестве микроконтроллерного управления используются процессоры, которые имеют отличающееся число выходов и входов. К такому микроконтроллеру можно подключить различные электронные ключи, кнопки, всевозможные датчики потери сигнала и так далее.

В продаже можно найти различные типы микроконтроллеров, которые отличаются простотой в использовании, гарантируют качественную настройку работы преобразователя и регулятора, а наличие дополнительных входов и выходов позволяет подключать к процессору различные дополнительные датчики, по сигналу которых устройство будет уменьшать или увеличивать число оборотов или же полностью прекращать подачу напряжения на обмотки электродвигателя.

Сегодня в продаже имеются различные преобразователи и регуляторы электродвигателя. Впрочем, при наличии даже минимальных навыков работы с радиодеталями и умении читать схемы можно выполнить такое простейшее устройство, которое будет плавно или ступенчато изменять обороты двигателя. Дополнительно можно включить в цепь управляющий симисторный реостат и резистор, что позволит плавно изменять обороты, а наличие микроконтроллерного управления полностью автоматизирует использование электрических двигателей.

Оценка статьи:

Загрузка…Регулировка оборотов асинхронного двигателя своими руками Ссылка на основную публикацию wpDiscuzAdblock
detector

регулятор скорости

Электролитические конденсаторы для этой схемы надо брать на рабочее напряжение не менее 450В. С более низким не подойдут.
И еще: при любом соединении обмоток электродвигателя, кроме пусковых электролитических конденсаторов, желательно добавить рабочие фазосдвигающие конденсаторы типа МБГЧ, МБГП на рабочее напряжение 400…600В, хотя бы и емкостью в 3…4 раза менее расчетной. Это значительно улучшит работу двигателя при переменных нагрузках (деревообрабатывающий станок, точило, корнерезка и т.п.). Напомним, что расчетная емкость выбирается из условия Сраб=(1,5…2)*66*Рном (читайте схему к рис.2).
Теперь немного практики.
Предположим, у вас двигатель мощностью 300Вт и его выводы соединены «треугольником» (рис.6). Такой двигатель без нагрузки успешно запустится и от одного правильно подобранного конденсатора в 40мкФ, включенного в цепь двигателя. А вот если его заменить диодно-конденсаторной сборкой (рис.4), то понадобится уже их уже четыре, т.е. если ориентироваться по рис.4, то каждый из двух нарисованных конденсаторов должен состоять состоять из последовательно соединенных двух электролитических конденсаторов по 40мкФ. Понятно, что рабочее напряжение их желательно чтобы превышало хоть немного сетевое. Поэтому, если он у вас запускается без проблем и од одного конденсатора, то в диодной сборке нет смысла. А вот, если его мощность превышает 1…1,5кВт, или он тяжело разгоняется, то нужно использовать диодно-конденсаторную сборку.
Также диодно-конденсаторную сборку целесообразно использовать при соединении обмоток двигателя по схеме «разорванная звезда» (рис.7). Эта схема дает наибольший крутящий момент при запуске двигателя даже с нагрузкой на валу. Электролитические конденсаторы в этой схеме лучше взять с напряжением не менее 450В и собрать согласно схемы рис.7. Рабочий фазосдвигающий конденсатор берется по формуле Ср=66*Рном, т.е. при 1кВт подойдет 60мкФ. Это могут быть бумажные типа МБГП на напряжение 600В. Пусковая электролитическая сборка рассчитывается как (2…3)*Ср, т.е. это в пределах 120…180мкФ.

* с использованием материала статьи Ю.А.Сытник «Использование сборки конденсаторов для запуска электродвигателя»

Схемы торможения 3-х фазных асинхронных двигателей

Данное устройство торможения имеет авторское свидетельство СССР №1295495 кл. Н 02 Р3/24, 1987.
Рассматриваемый электропривод содержит два асинхронных двигателя, контакты КМ1 линейного контактора. Одни выводы его подключены к 3-х фазной сети, другие подключены к соединенным пофазно статорным обмоткам обоих асинхронных двигателей. Вторые концы двигателя №1 подключены к катодам диодов VD1 — VD3, а вторые концы двигателя №2 — к анодам диодов VD4 — VD6. Между собою аноды первой тройки диодов и катоды второй тройки соединены через резистор R. Кроме этого, вторые концы каждого двигателя подключены к контактам других контакторов КМ2 — КМ5. При такой схеме торможения необходимо, конечно же, чтобы все шесть концов трех обмоток статора были выведены для подключения. При подаче питания через КМ1 должны одновременно замыкаться контакты остальных контакторов. Они зашунтируют диоды, образуя питание обоих двигателей по схеме соединения обмоток «звездой». Режим торможения должен быть спроектирован так, чтобы при выключении электропривода контактор КМ1 оставался какое-то время включенным, а контакты КМ2 — КМ5 разомкнулись. Тогда через обмоки статоров обоих двигателей потечет выпрямленный однополупериодный ток. В результате двигатели тормозятся, а эффективность этого торможения зависит от величины тока через обмотки статоров, который регулируется сопротивлением R. С его помощью устанавливается максимально допустимый ток, что, разумеется, повышает долговечность работы устройства. Режим торможения прекращается при выключении и размыкании контактов КМ1. Время торможения и выключения КМ1 надо согласовать. При окончании торможения контактор КМ1 не должен быть включен.

На рис.9 и рис.10 представлена еще одна схема торможения асинхронного 3-х фазного двигателя. Эта схема обеспечивает торможение любого двигателя до 3кВт в течение 6 секунд. Эту схему мы лично составили и испытывали на производстве со всеми асинхронными 3-х фазными двигателями до 3кВт включительно. Сама схема включения в работу двигателя и его торможения проста и представлена на рис.10. В работу двигатель включается подачей питающего напряжения через контакты контактора К1. Режим торможения осуществляется подачей однополупериодного выпрямленного диодом VD1 напряжения на статор двигателя. Причем одна фаза подается на одну обмотку, а другая на оставшиеся две, которые в режиме торможения соединяются между собою контактами К2.2 и К2.3 контактора К2. Одна из фаз не используется. Сразу, оговоримся, что, если две оставшиеся обмотки не объединить между собою контактами К2.2 и К2.3, а подать вторую фазу только на одну обмотку — торможения не получится. Поэтому для 3-х фазных двигателей там, где общая точка соединения трех обмоток не доступна по конструктивным причинам их намотки, т.е. не выведена наружу, необходимо соединить в режиме торможения две обмотки. А вот на тех двигателях, где общая точка выведена наружу и доступна для монтажа, рекомендуется выпрямленное напряжение подать на две любые обмотки, а третью закоротить контактом контактора К2. Такое решение показано на рис.11.

А вот схема подключения кнопочного поста управления режимами двигателя немного посложнее. Здесь выполнена защита от возможности включения сразу двух режимов во избежании неприятных последствий. Рассмотрим поконкретнее. Схема управления пусковой катушкой К1 почти стандартная за исключением «врезанного» в цепь ее управления нормально замкнутого контакта К2.4 от катушки торможения К2. Он защищает двигатель от включения пускового режима, пока идет процесс торможения и катушка К2 включена. Пока она будет включена, контакт К2.4 будет разомкнут вместе со стоповой кнопкой SB1. Но начнем по порядку.
В исходном состоянии станок выключен и обе управляющие катушки без напряжения. В это время состояние всех нормально открытых, т.е. разомкнутых контактов (далее просто НО) и нормально замкнутых (далее просто НЗ) обеих катушек соответствует показанному на схеме рис.9.
При нажатии кнопки SB2 «ПУСК» начинает поступать напряжение через замкнутый контакт кнопки SB1 «СТОП», далее через пока еще нажатую кнопку SB2 «ПУСК» и далее через НЗ контакт К2.4 обесточенной катушки торможения К2 на катушку контактора К1. Второй конец катушки запитан, разумеется, напрямую. Как только катушка К1 встанет под ток, ее контакт К1.4 «обойдет», т.е. зашунтирует пусковую кнопку SB2 и ее отпускание уже никак не влияет на процесс — двигатель запущен и получает питание 3-х фазной сети через силовые контакты К1.1, К1.2 и К1.3 контактора К1. При этом цепь питания тормозного контактора К2 разорвана НО контактом SB1.2 кнопки «СТОП» и разомкнувшимся контактом К1.5 вставшей под ток пусковой катушки К1.
При необходимости выключить и затормозить двигатель нажимается кнопка SB1 «СТОП». При этом своим НЗ контактом SB1.1 она обрывает цепь питания пускового контактора К1 и замыкает свой НО контакт SB1.2, подготавливая цепь питания контактора К2. В тот момент, когда контактор К1 по факту отключится, его контакт К1.5 до конца замкнет цепь питания К2. Таким образом, назначение контакта К1.5 — это блокировка подачи выпрямленного через диод VD1 напряжения при нажатой кнопке «СТОП» и возможной задержке отпадания силовых контактов К1.1, К1.2 и К1.3 контактора К1 (например, их залипании).
И в заключение необходимо отметить, что используемый в схеме диод применялся типа ВЛ-50.

Устройство для динамического торможения конденсаторного электродвигателя

Представленная схема устройства по авторскому свидетельству №1023598, КЛ. НО2р 3/24, 15.06.83 предназначена для динамического торможения асинхронного конденсаторного электродвигателя с короткозамкнутым ротором малой мощности, которое обеспечивает его автоматическое торможение при отключении от сети путем кратковременного протекания пульсирующего тока по его обмоткам.
Устройство содержит переключатель SA1, с помощью которого подключается к питающей сети главная обмотка Г и вспомогательная В через фазосдвигающий конденсатор С1. Контакты 1-5 переключателя SA1 в цепи главной обмотки электродвигателя шунтированы последовательной цепочкой из диода VD1 и электролитического конденсатора С2. Конденсатор шунтирован резистором R через контакты 3-4 переключателя SA1, которые соединены последовательно с резистором R. Точка соединения фазосдвигающего конденсатора С1 и вспомогательной обмотки В соединена с выводом 2 переключателя SA1.
В исходном (предпусковом положении) фазосдвигающий конденсатор С1 шунтирован контакты 1-2 переключателя SA1, а его контакты 3-4 в цепи резистора разомкнуты.
Устройство работает следующим образом. При включении электродвигателя с помощь контактов 1-5 переключателя SA1 обтекается током главная и вспомогательная обмотки через конденсатор С1. При этом контакты 3-4 переключателя SA1 шунтируют резистором конденсатор С2. Электродвигатель запускается. Цепочка из диода, резистора и конденсатора С2 шунтируется включенными контактами 1-5 переключателя SA1 и на работу не влияет.
При отключении конденсаторного электродвигателя от сети контактами 1-5 переключателя SA1 размыкаются его контакты 3-4 в цепи резистора, контактами 1-2 шунтируется фазосдвигающий конденсатор С1, а главная обмотка Г и вспомогательная В, соединенные параллельно, обтекаются выпрямленным однополупериодным током сети через элементы VD1 и С2, в результате чего происходит торможение электродвигателя. По окончании заряда конденсатора С2 диод VD1 запирается им, в результате чего ток по обмотка Г и В прекращается. Повторный запуск двигателя вызывает разряд конденсатора С2 на резистор R через замкнутые контакты 3-4 переключателя SA1, и схема готова к новомй циклу торможения.
В устройстве в качестве переключателя SA1 можно использовать любой, подходящий по току и напряжению. Тип диода VD1 и конденсатора С2 определяются мощностью электродвигателя. для двигателя мощностью до 0,6кВт в качестве диода VD1 можно использовать диод типа КД 227Ж на ток 5А и напряжение 800В или 2Д203Г, 2Д203Д на 10А и 700В, а также диоды В10-10…В10-14 на ток 10А и напряжение от 700В и выше. Подойдут и любые другие на указанные ток и напряжение. Возможно использование диодов старой серии на ток не ниже 5А, включив из по два последовательно, например, Д232..Д234 или Д246..Д248 с любым буквенным индексом. В этом случае диоды необходимо шунтировать резисторами типа МЛТ-1 сопротивлением 150..200кОм. Конденсаторо С2 — электролитический на напряжение не менее 400В. Емкость его определяют экспериментально для получения требуемого времени торможения. Разрядный резистор типа МЛТ-2 сопротивлением 150…200кОм.
«Электрик», 2005г, №5

Методы управления скоростью трехфазного двигателя

Скорость трехфазного асинхронного двигателя определяется выражением
.
N = N с (1-с)

и N с = 120f / P

Это показывает, что скорость трехфазного асинхронного двигателя зависит от синхронной скорости (N с ) и скольжения (с). Синхронная скорость асинхронного двигателя зависит от частоты питания и количества полюсов статора.

Таким образом, изменяя частоту питания, количество полюсов статора и скольжение, мы можем изменить скорость трехфазного асинхронного двигателя.Следовательно, управление скоростью трехфазного асинхронного двигателя может быть достигнуто следующими способами:


Синхронную скорость можно изменить, изменив частоту питания статора (f). Но только изменение частоты питания при поддержании постоянного напряжения питания отрицательно сказывается на потоке в воздушном зазоре. Потому что поток в воздушном зазоре пропорционален отношению напряжения питания и частоты питания.

Следовательно, соотношение напряжения питания и частоты питания поддерживается постоянным за счет одновременного изменения напряжения и частоты статора.Это необходимо для поддержания постоянного потока в воздушном зазоре. Таким образом, этот метод также известен как постоянное (V / f) управление.

В этом методе управления скоростью трехфазного двигателя переменный ток постоянного напряжения и постоянной частоты подается на выпрямитель, который преобразует переменный ток в постоянный. Выходной сигнал выпрямителя фильтруется конденсаторной батареей и передается в схему инвертора. Инвертор преобразует постоянное напряжение в трехфазный источник переменного напряжения с переменной частотой.

Это питание подается на обмотку статора двигателя.Таким образом, мы получаем постоянное управление скоростью U / f асинхронного двигателя.

В этом методе поток в воздушном зазоре остается постоянным. Таким образом можно добиться плавного регулирования скорости. Таким методом можно получить максимальный крутящий момент на всех скоростях.

Из-за больших капитальных затрат эта система оправдана только для приводов, в которых важны надежные, не требующие обслуживания характеристики асинхронного двигателя. В противном случае двигатель постоянного тока с преобразователем управления является логичной и дешевой альтернативой.

Напряжение статора — методы управления скоростью трехфазного двигателя


В этом методе управления скоростью трехфазного двигателя для изменения скорости двигателя изменяется только напряжение статора, частота статора остается постоянной. Мы можем изменять скорость двигателя, изменяя напряжение статора. С увеличением напряжения статора скорость двигателя увеличивается.

В этом методе управления скоростью 3-фазного асинхронного двигателя , когда напряжение статора снижается, уменьшается магнитный поток в воздушном зазоре и крутящий момент двигателя.Регулирование скорости достигается за счет уменьшения крутящего момента двигателя.

В этом методе создается очень низкий пусковой момент. Следовательно, этот тип управления не подходит для нагрузок с постоянным крутящим моментом. Этот тип управления предпочтителен в таких приложениях, как вентиляторы, центробежные насосы и воздуходувки, где требуется низкий пусковой момент.

Этот метод применим только для небольших двигателей и для нагрузок вентиляторного типа, когда момент нагрузки увеличивается с увеличением скорости. Двигатель имеет тенденцию к перегреву при работе с другими нагрузками.Это широко используемый метод для потолочных вентиляторов, приводимых в действие однофазными асинхронными двигателями, которые имеют большое сопротивление покоя, ограничивающее ток, потребляемый двигателем.

Полюс статора — методы регулирования скорости трехфазного двигателя


С помощью подходящего переключателя соединение статора может быть изменено таким образом, что изменится количество полюсов статора. Это изменяет фактическую скорость двигателя, поскольку фактическая скорость двигателя приблизительно обратно пропорциональна количеству полюсов.

При правильном подключении одна обмотка может давать две разные скорости. Если требуется более двух скоростей, две отдельные обмотки помещаются в один и тот же паз. Теперь каждая обмотка может давать две скорости, а две обмотки могут давать четыре разные скорости. В двигателе с пружинной пружиной необходимо соответствующим образом изменить полюса ротора. Следовательно, трудно применить этот метод к электродвигателю с токосъемником.

Контроль сопротивления ротора


Как видно из названия, этот метод управления скоростью трехфазного двигателя применим только к асинхронному двигателю с контактным кольцом.

Как известно, управление индукцией токосъемного кольца при подсинхронной скорости (скорости ниже синхронной) возможно путем введения переменного сопротивления в цепь ротора двигателя. Этот метод основан на общем принципе, согласно которому скольжение асинхронного двигателя увеличивается (то есть скорость уменьшается) по мере увеличения потерь мощности в цепи ротора.

Этот метод обеспечивает широкий диапазон скоростей и хороший пусковой момент. Максимальный крутящий момент в этом случае остается постоянным. Хорошее регулирование скорости может быть достигнуто как для нагрузок с постоянным крутящим моментом, так и для нагрузок вентиляторного типа.

Традиционный метод контроля сопротивления ротора требует одновременного и точного изменения всех трех симметричных резисторов в каждой фазе. Часто этого бывает сложно добиться.

Чтобы решить эту проблему, используется высокочастотный тиристорный прерыватель, который позволяет одновременно и бессонно изменять внешнее сопротивление.

На рисунке показана схема, в которой мощность скольжения ротора выпрямляется трехфазным мостовым выпрямителем и подается через фильтрующий дроссель на внешнее сопротивление.

Тиристор (обозначенный символом переключателя на рисунке) в прерывателе, подключенном через резистор, включается и выключается с высокой частотой. Отношение времени включения к времени выключения определяет эффективное значение сопротивления цепи ротора и, таким образом, регулирует скорость двигателя, изменяя его характеристики скорости-момента.

Самым большим недостатком этого метода является его низкая эффективность из-за потерь мощности на внешнем сопротивлении ротора. Поэтому этот метод применяется для узкого диапазона скоростей и, как правило, на короткое время.

Вместо того, чтобы тратить энергию скольжения на внешнее сопротивление ротора, можно использовать обратную связь для увеличения эффективности этой схемы управления скоростью. Это достигается за счет использования преобразователя и инвертора в цепи ротора, как показано на рисунке.

Путем подачи электроэнергии в цепь ротора (отрицательная потеря мощности ротора) становится возможной работа на сверхсинхронной скорости (т. Е. Скорости выше синхронной).

Регулирование скорости асинхронного двигателя каскадным методом


В этом методе две машины соединяются механически.В основном оба мотора — токосъемные. В этом случае питание подключается к статору одного из асинхронных двигателей, а наведенная ЭДС ротора подается на статор другого двигателя.

Если P 1 и P 2 — это количество полюсов двух машин, а f — частота питания, то набор может выдавать следующие разные скорости:


Спасибо, что прочитали о методах управления скоростью трехфазного двигателя.

Трехфазный асинхронный двигатель | Все сообщения

© https: // yourelectricalguide.com / 3-фазные методы управления скоростью двигателя.

2113 — Контроль скорости двигателя для трехфазных асинхронных двигателей

2113 — Контроль скорости двигателя для трехфазных асинхронных двигателей — доктор Годфрид-Виллем Раес

Доктор Годфрид-Виллем RAES

Kursus Experimentele Muziek : Boekdeel 2: Живая электроника

Hogeschool Gent: Отделение музыки и драмы



2113:

см. Также: 2117

Приложение

<Контроль скорости трехфазных асинхронных двигателей>

Скорость обычного трехфазного асинхронного двигателя зависит от частоты. напряжения питания.Следовательно, изменение скорости такого двигателя требует сборки 3-х фазный преобразователь промышленной частоты. Драйвер может быть реализован с использованием мощности МОП-транзисторы (или IGTB), способные работать с высоким напряжением и с высокой скоростью переключения. Сгенерированная частота может быть запрограммирована в небольшом контроллере PIC и даже в быстром базовом штампе.

Обратите внимание, что при более низких частотах, чем нормальные, напряжение должно быть уменьшено. пропорционально. Если вы забудете об этом, двигатель может перегреться и со временем даже Выгореть.(См. Примечание внизу этого абзаца). Схемы, показанные здесь служат чисто образовательным целям (хотя и работают!) и не всегда самое подходящее и самое безопасное решение.

Для биполярной схемы привода, показанной ниже, двигатель должен быть соединен треугольником.

Используемые оптопары могут быть либо TIL111, либо CNY17-2. Не пытайтесь сэкономить на трансформаторы: это очень маленькие и дешевые типы (2 ВА достаточно) и плавающий способ их подключения (отсутствие заземленных отрицательных полюсов!). к этому дизайну.Будьте осторожны, играя с такой схемой, так как везде высокое напряжение. Цифровой вход и микроконтроллер полностью оптически изолированы от силовых цепей.

Битовый шаблон, который будет запрограммирован в программном обеспечении контроллера, может выглядеть следующим образом:

Обратите внимание на фазовый сдвиг на 120 градусов. Паттерн был разработан, чтобы генерировать много гармонического искажения третьей волны на результирующей волне, тем самым увеличивая среднеквадратичное значение напряжение на обмотках двигателя.

Если вы хотите, чтобы двигатель был соединен по схеме Y, проблема будет в том, что вам нужно гораздо более высокое напряжение для работы. Используя трехфазный выпрямительный мост, вы можете конечно, использовать выпрямленный трехфазный сетевой ток, но это предполагает его наличие. В качестве альтернативы можно использовать изоляционный трансформатор 230/400 В. Тем не мение, в конце концов, это будет иметь тенденцию быть дороже, чем схема, приведенная выше. Однако приведенная ниже схема станет намного проще, поскольку нам не требуется 6 МОП-транзисторов и без плавающих источников питания:

Приложения:

  • изменение / регулировка давления ветра в ветряных органах.
  • Контроллеры двигателей для токарных станков, больших пил и т.д …
  • Генератор трехфазного тока
  • Бесщеточные двигатели постоянного тока

ПРИМЕЧАНИЕ:

Если вам нужен контроллер для трехфазного двигателя, вы всегда должны учитывать используя один из многих модулей, предлагаемых индустрией в наши дни. Фабрики такие как Lust gmbh, Siemens (Micromaster 410), Toshiba, Hitachi … у всех есть контроль модули в своих каталогах. Управление скоростью двигателя с помощью такого стандартное решение может быть выполнено путем отправки аналогового напряжения (0-10 В большую часть time) на соответствующий вход или, в некоторых моделях, путем отправки команд RS232 в свой порт.Преимущество этих модулей, помимо прочего, в том, что они одновременно служат защитой двигателя. Кроме того, это может в конце быть дешевле, чем строить схемы, показанные выше, самостоятельно.

Цены варьируются от 300 до 600 евро, в зависимости от требуемой мощности и характеристик.

Для очень специфических типов двигателей, может быть полезно разработать специфические двигатели. контроллер мотора. Это то, что мы сделали для нашего робота , где двигатель 400 Гц / 200 В использовался для привода ветрового механизма с малым радиальный компрессор.Это общие спецификации для двигателей, предназначенных для работы в самолетах. В контроллере используется 16-битный микропроцессор PIC (тип 24EP128MO202), поскольку этот тип имеет 3 независимых выхода PWM (даже 6 выходов, в дополнительном Режим). Вот протестированная схема:

Если вы хотите взглянуть на исходный код прошивки в этой схеме, посетите страницу на нашем сайте. В нем есть все технические задержки, дневник, а также ссылки на код.


последнее обновление: 2017-05-27

Контроль скорости однофазного асинхронного двигателя

Просмотр с графиками и изображениями

Регулировка скорости однофазного асинхронного двигателя

Введение:

Асинхронный двигатель или синхронный двигатель — это тип двигателя переменного тока, в котором мощность подается на ротор посредством электромагнитной индукции.Электродвигатель вращается из-за магнитной силы, действующей между неподвижным электромагнитом, называемым статором, и вращающимся электромагнитом, называемым ротором. В асинхронном двигателе, напротив, ток индуцируется в роторе бесконтактным магнитным полем статора посредством электромагнитной индукции.

Скорость асинхронного двигателя зависит от напряжения на его клеммах и рабочей частоты. Рабочая частота асинхронного двигателя изменяется с помощью ШИМ. В этом проекте выходная частота изменяется с помощью запального тиристора.Если контролировать последовательность включения тиристора, то можно получить различные частоты.

Наша проектная работа (устройство) представляет собой преобразователь частоты прямого действия, который преобразует мощность переменного тока одной частоты в мощность переменного тока другой частоты путем преобразования переменного тока в переменный без промежуточного звена преобразования.

Мы знаем, что скорость асинхронного двигателя зависит от напряжения и частоты. При изменении напряжения и частоты изменяется скорость асинхронного двигателя.

В ходе проектной работы изменяются и регулируются напряжение и частота, затем регулируется скорость асинхронного двигателя.

Здесь, в первой главе, обсуждаются теоретические основы и компоненты схемы.

Здесь, во второй главе, обсудите некоторые компоненты, которые необходимы для формирования этой схемы.

В третьей главе обсудите блок питания. Это необходимо для многих микросхем. Здесь используется блок питания на 12 вольт.

В четвертой главе обсудите микросхемы, используемые в схеме.

В пятой главе обсуждается принципиальная электрическая схема, работа схемы и конструкторские разработки.

Цели данной проектной работы:

1) Представить некоторые часто используемые электронные компоненты.

2) Генерация пускового импульса.

3) Управление скоростью асинхронного двигателя с помощью напряжения и частоты.

4) Для повышения производительности.

5) Для снижения затрат на привод.

Краткое описание проекта приведено ниже:

Рис: 1.1 вид проекта.

Теперь наша первая цель — контролировать угол стрельбы, чтобы мы могли контролировать напряжение нагрузки.Для угла стрельбы -? входная и требуемая форма кривой напряжения нагрузки показаны на рисунке 1.2

Рис. 1.2 Форма сигнала напряжения питания и нагрузки для нагрузки

Приложения:

Контроллер двигателя — это устройство или группа устройств, которые служат для управления определенным образом заданными характеристиками электродвигателя. В последние годы многие фабрики и фабрики используют это устройство, некоторые из них приведены ниже:

1. В канализационных подъемниках сточные воды обычно протекают по канализационным трубам под действием силы тяжести в места с мокрым колодцем.

2. Воздушный поток можно регулировать с помощью заслонки для ограничения потока, но более эффективно регулировать воздушный поток, регулируя скорость двигателя.

3. Это устройство используется для отключения центрального кондиционирования воздуха (обогрева или охлаждения) в неиспользуемом помещении или для регулирования его температуры в помещении и управления микроклиматом.

4. В дровяной печи или аналогичном устройстве это обычно ручка на вентиляционном канале, как в системе кондиционирования воздуха.

5.Силовые приводы кораблей.

6. Приводы цементных мельниц.

7. Приводы прокатных станов.

8. Бумагоделательные машины.

9. Конвейерная лента.

10. Водное растение.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИСТОРИИ

Асинхронный двигатель или синхронный двигатель — это тип двигателя переменного тока, в котором мощность подается на ротор посредством электромагнитной индукции. Электродвигатель вращается из-за магнитной силы, действующей между неподвижным электромагнитом, называемым статором, и вращающимся электромагнитом, называемым ротором.Различные типы электродвигателей различаются по способу подачи электрического тока на движущийся ротор. В двигателе постоянного тока и электродвигателе переменного тока с контактным кольцом ток подается на ротор непосредственно через скользящие электрические контакты, называемые комментаторами и контактными кольцами. В асинхронном двигателе, напротив, ток индуцируется в роторе бесконтактным магнитным полем статора посредством электромагнитной индукции.

Асинхронный двигатель иногда называют вращающимся трансформатором, потому что статор (неподвижная часть) по существу является первичной стороной трансформатора, а ротор (вращающаяся часть) — вторичной стороной.В отличие от обычного трансформатора, который изменяет ток, используя изменяющийся во времени магнитный поток, асинхронные двигатели используют вращающиеся магнитные поля для преобразования напряжения. Ток на первичной стороне создает электромагнитное поле, которое взаимодействует с электромагнитным полем вторичной стороны, создавая результирующий крутящий момент, тем самым преобразуя электрическую энергию в механическую. Широко используются асинхронные двигатели, особенно многофазные асинхронные двигатели, которые часто используются в промышленных приводах.

Рис. 2.2 График зависимости крутящего момента от скорости однофазного асинхронного двигателя.

Асинхронные двигатели

в настоящее время являются предпочтительным выбором для промышленных двигателей из-за их прочной конструкции, отсутствия щеток и — благодаря современной силовой электронике — способности управлять скоростью двигателя.

Принцип работы и сравнение с синхронными двигателями:

Основное различие между асинхронным двигателем и синхронным двигателем переменного тока с ротором с постоянными магнитами заключается в том, что в последнем вращающееся магнитное поле статора создает электромагнитный момент в магнитном поле ротора, заставляя его двигаться (вокруг вала ) и производится устойчивое вращение ротора.Он называется синхронным, потому что в установившемся режиме скорость ротора равна скорости вращающегося магнитного поля в статоре. Напротив, асинхронный двигатель не имеет постоянных магнитов на роторе; вместо этого в роторе индуцируется ток. Для этого обмотки статора расположены вокруг ротора так, что при подаче многофазного питания они создают вращающийся рисунок магнитного поля, который проходит мимо ротора. Эта изменяющаяся картина магнитного поля индуцирует ток в проводниках ротора.Этот ток взаимодействует с вращающимся магнитным полем, создаваемым статором, и, по сути, вызывает вращательное движение ротора.

Однако для индуцирования этих токов скорость физического ротора должна быть меньше скорости вращающегося магнитного поля в статоре (синхронная частота n с ), иначе магнитное поле не будет двигаться относительно проводники ротора и токи не будут индуцироваться. Если по какой-то случайности это происходит, ротор обычно немного замедляется до тех пор, пока ток не будет повторно индуцирован, а затем ротор продолжает работать, как прежде.Эта разница между скоростью ротора и скоростью вращающегося магнитного поля в статоре называется скольжением. Она меньше на единицу и представляет собой отношение относительных скоростей магнитного поля, видимого ротором (скорость скольжения), к скорости вращающегося поля статора. Из-за этого асинхронный двигатель иногда называют асинхронной машиной.

Однофазный:

В однофазном асинхронном двигателе необходимо предусмотреть пусковую цепь для запуска вращения ротора.Если этого не сделать, вращение можно начать, слегка повернув ротор вручную. Однофазный асинхронный двигатель может вращаться в любом направлении, и только пусковая цепь определяет направление вращения.

Для небольших двигателей мощностью несколько ватт пусковое вращение осуществляется посредством одного или двух одиночных витков толстого медного провода вокруг одного угла полюса. Ток, индуцированный в одном витке, не в фазе с током питания и, таким образом, вызывает противофазную составляющую в магнитном поле, которая придает полю достаточно вращательный характер для запуска двигателя.Эти полюса называются заштрихованными полюсами. Пусковой крутящий момент очень низкий, а также снижается эффективность. Такие двигатели с экранированными полюсами обычно используются в маломощных приложениях с требованиями к низкому или нулевому пусковому крутящему моменту, например, в настольных вентиляторах и проигрывателях грампластинок.

Двигатели большего размера снабжены второй обмоткой статора, на которую подается противофазный ток для создания вращающегося магнитного поля. Противофазный ток может быть получен при питании обмотки через конденсатор, или он может быть получен из обмотки, имеющей разные значения индуктивности и сопротивления от основной обмотки.

В некоторых конструкциях вторая обмотка отключается, когда двигатель набирает обороты, обычно либо с помощью переключателя, управляемого центробежной силой, действующей на груз на валу двигателя, либо тиристорами с положительным температурным коэффициентом, которые через несколько секунд при работе, нагревается и увеличивает сопротивление до высокого значения, тем самым снижая ток через вторую обмотку до незначительного уровня. В других конструкциях вторая обмотка постоянно находится под напряжением во время работы, что улучшает крутящий момент.

Кривая крутящего момента 4 различных синхронных электродвигателей:

А) Однофазный двигатель.

B) Однофазные двигатели с короткозамкнутым ротором.

C) Однофазные двигатели с короткозамкнутым ротором глубиной.

D) Многофазные двигатели с двойным короткозамкнутым ротором.

Формула двигателя:

Расчет скорости двигателя:

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — это устройство с постоянной скоростью. Он не может работать в течение длительного времени на скоростях ниже указанных на паспортной табличке без опасности возгорания.

Для расчета скорости асинхронного двигателя , примените эту формулу:

S pry = 120 x F

п.

S pry = синхронные обороты в минуту.

120 = константа

F = частота питания (в циклах / сек)

P = количество полюсов обмотки двигателя

Пример: Что такое синхронный двигатель, имеющий 4 полюса, подключенный к источнику питания 60 Гц?

S об / мин = 120 x F

п.

S об / мин = 120 x 60

4

S об / мин = 7200

4

S об / мин = 1800 об / мин

Расчет мощности в лошадиных силах:

Электрическая мощность выражается в лошадиных силах или ваттах.Лошадиная сила — это единица мощности, равная 746 Вт или 33,0000 фунт-фут в минуту (550 фунт-фут в секунду). Ватт — это единица измерения, равная мощности, производимой током в 1 ампер через разность потенциалов в 1 вольт. Это 1/746 от 1 лошадиных сил. Ватт — это базовая единица электрической мощности. Мощность двигателя измеряется в лошадиных силах и ваттах. Лошадиная сила используется для измерения энергии, производимой электродвигателем при выполнении работы.

Чтобы вычислить мощность двигателя, когда известны ток, КПД и напряжение, используйте следующую формулу:

л.с. = V x I x Eff

746

л.с. = мощность

л.с.

В = напряжение

I = ток (амперы)

Эфф.= КПД

Пример: Какова мощность двигателя 230 В, потребляющего 4 А и имеющего КПД 82%?

л.с. = V x I x Eff

746

л.с. = 230 x 4 x 0,82

746

л.с. = 754,4

746

л.с. = 1 л.с.

Eff = эффективность / HP = мощность в лошадиных силах / V = ​​вольт / A = амперы / PF = коэффициент мощности

Формулы мощности в лошадиных силах
Найти Используйте формулу Пример
Дано Найти Решение
л.с. л.с. = I X E X Eff.

746

240 В, 20 А, КПД 85%. л.с. HP = 240 В x 20 А x 85%

746

л.с. = 5,5

I I = л.с. x 746

E X Eff x PF

10 л.с., 240 В,

90% эфф., 88% PF

I I = 10 л.с. x 746

240 В x 90% x 88%

I = 39 А

Чтобы вычислить мощность двигателя в лошадиных силах, когда известны скорость и крутящий момент, примените следующую формулу:

л.с. = об / мин x T (крутящий момент)

5252 (постоянная)

Пример: Какова мощность двигателя 1725 об / мин с FLT 3.1 фунт-фут?

л.с. = об / мин x T

5252

л.с. = 1725 x 3,1

5252

л.с. = 5347,5

5252

л.с. = 1 л.с.

2.2 Сопротивление:

Сопротивление ограничивает прохождение электрического тока, например, резистор включен последовательно со светодиодом (LED) для ограничения тока, проходящего через светодиод.

Рис. 2.3 Символ сопротивления

Поток заряда через любой материал встречает противодействующую силу, во многих отношениях аналогичную механическому трению.Это противодействие из-за столкновений между электронами и другими атомами в материале, которое преобразует электрическую энергию в другую форму энергии, такую ​​как тепло, называется сопротивлением материала. Единицей измерения сопротивления является ом, для которого обозначается символ?, Заглавная греческая буква омега.

Прочность любого материала с однородной площадью поперечного сечения определяется следующими четырьмя факторами:

  1. Материал
  2. Длина
  3. Площадь поперечного сечения
  4. Температура

Выбранный материал с его уникальной молекулярной структурой будет по-разному реагировать на давление, создавая ток через его сердцевину.Проводники, которые обеспечивают большой поток заряда при небольшом внешнем давлении, будут иметь низкие уровни сопротивления, а изоляторы будут иметь высокие характеристики сопротивления. Сопротивление прямо пропорционально длине и обратно пропорционально площади.

По мере того, как температура большинства проводников увеличивается, увеличивающееся движение частиц внутри молекулярной структуры затрудняет прохождение через них «свободных» носителей, и уровень сопротивления увеличивается.

При фиксированной температуре 20 ° C (комнатная температура) сопротивление связано с тремя другими факторами на

R =

Где,

R = сопротивление проводника

= Проводимость

= Длина проводника

A = Площадь проводника

Значения сопротивления обычно отображаются в цветных полосах.Каждый цвет представляет собой число, как в таблице.

Наибольшее сопротивление имеет 4 полосы:

· Первая полоса дает первую цифру.

· Вторая полоса соответствует второй цифре.

· Третья полоса указывает количество нулей.

· Четвертая полоса используется для отображения допуска (точности) сопротивления.

Емкость:

Емкость — это устройство, которое накапливает энергию в электрическом поле, созданном между парой проводников, на которых размещены электрические заряды одинаковой величины, но противоположного знака.Иногда для обозначения конденсатора используется более старый термин «конденсатор».

Рис. 2.4 Символ емкости

Функция: Емкость накопителя электрического заряда. Они используются с резисторами в схемах синхронизации, потому что для заполнения конденсатора зарядом требуется время. Они используются для сглаживания различных источников постоянного тока, действуя как резервуар заряда. Они также используются в схемах фильтров, поскольку конденсаторы легко пропускают переменный (изменяющийся) сигнал, но блокируют (постоянный) постоянный сигнал.

Это мера способности емкости накапливать заряд. Большой означает, что можно хранить больше заряда. Емкость измеряется в фарадах, символ F.

Типы емкости: Как и сопротивления, все емкости могут быть включены в одну из двух основных категорий: фиксированная или переменная. Изогнутая линия представляет пластину, которая обычно подключается к точке с более низким потенциалом.

Фиксированная емкость: Доступно множество типов фиксированной емкости.К наиболее распространенным относятся слюдяные, керамические, электролитические, танталовые и полиэфирные пленочные конденсаторы. Типичный плоский слюдяной конденсатор состоит в основном из листов слюды, разделенных листами металлической фольги. К пластинам подключаются два электрода. Общая площадь — это площадь одного листа, умноженная на количество диэлектрических листов. Вся система заключена в пластиковый изоляционный материал для двух центральных блоков. Слюдяной конденсатор демонстрирует отличные характеристики при изменении температуры и при работе с высоким напряжением.Его ток утечки также очень мал. Слюдяные конденсаторы обычно имеют размер от нескольких микрофарад до 0,2 мкФ при напряжении 100 В или более.

Электролитический конденсатор обычно используется в ситуациях, когда требуются емкости порядка от одной до нескольких тысяч микрофарад. Они предназначены в первую очередь для использования в сетях, где на конденсатор будет подаваться только постоянное напряжение, поскольку они обладают хорошими изоляционными характеристиками между пластинами в одном направлении, но приобретают характеристики проводника в другом направлении.Доступны электролитические конденсаторы, которые можно использовать в цепи переменного тока и в случае, когда полярность постоянного напряжения на конденсаторе меняется на короткое время.

Переменная емкость: Диэлектрик для каждой емкости — воздух. Емкость изменяется поворотом вала на одном конце для изменения общей площади подвижной и неподвижной пластин. Чем больше общая площадь, тем больше емкость, определяемая уравнением. Емкость подстроечного конденсатора изменяется поворотом винта, который изменяет расстояние между пластинами и, следовательно, емкость.

Появится цифровой измеритель емкости. Просто поместите конденсатор между предоставленными зажимами, соблюдая полярность, и измеритель отобразит уровень емкости. Лучшая проверка конденсатора — использовать измеритель, предназначенный для проведения необходимых испытаний.

Емкость последовательно и параллельно:

Емкости, как и сопротивления, можно размещать последовательно и параллельно. Повышение уровня емкости может быть получено путем параллельного размещения конденсаторов, в то время как уменьшение уровня может быть получено путем последовательного размещения конденсаторов.

Энергия, накопленная емкостью:

Идеальная емкость не рассеивает энергию, подаваемую на нее. Он сохраняет энергию в виде электрического поля между проводящими поверхностями. График напряжения, тока и мощности конденсатора во время фазы зарядки. Кривую мощности можно получить, найдя произведение напряжения и тока в выбранные моменты времени и соединив полученные точки. Запасенная энергия представлена ​​заштрихованной областью под кривой мощности.

Диод:

Диод — это двухконтактный электронный компонент, который проводит электрический ток только в одном направлении.Самая распространенная функция диода — пропускать электрический ток в одном направлении (называемом прямым направлением диода), при этом блокируя ток в противоположном направлении. направление (обратное направление).

Рис. 2.5 Символ диода

Однако диоды могут иметь более сложное поведение, чем это простое двухпозиционное действие. Это связано с их сложными нелинейными электрическими характеристиками, которые можно настроить, изменяя конструкцию их P-N перехода.Они используются в диодах специального назначения, которые выполняют множество различных функций. Например, для регулирования

используются специализированные диоды.

Напряжение (стабилитроны), для электронной настройки радио- и телевизионных приемников (варакторные диоды), для генерации радиочастотных колебаний (туннельные диоды) и для получения света (светоизлучающие диоды). Туннельные диоды обладают отрицательным сопротивлением, что делает их полезными в некоторых типах схем.

Современный полупроводниковый диод состоит из кристалла полупроводника, такого как кремний, в который добавлены примеси для создания области с одной стороны, содержащей отрицательные носители заряда (электроны), называемой полупроводником n-типа, и области с другой стороны, которая содержит положительные носители заряда (дырки), называемые полупроводником p-типа.К каждой из этих областей прикреплены выводы диода. Граница внутри кристалла между этими двумя областями, называемая PN-переходом, — это место, где происходит действие диода. Кристалл проводит ток электронов в направлении от стороны N-типа (называемой катодом) к стороне P-типа (называемой анодом), но не в противоположном направлении; то есть обычный ток течет от анода к катоду (противоположно потоку электронов, поскольку электроны имеют отрицательный заряд).

Другой тип полупроводникового диода, диод Шоттки, образован контактом между металлом и полупроводником, а не p-n переходом.

ВАХ:

Если на диод подается внешнее напряжение с той же полярностью, что и встроенный потенциал, зона обеднения продолжает действовать как изолятор, предотвращая любой значительный электрический ток (если только пары электрон / дырка не создаются активно в переходе. с помощью, например, света (см. фотодиод). Это явление обратного смещения.

Однако, если полярность внешнего напряжения противоположна встроенному потенциалу, рекомбинация может снова продолжиться, что приведет к значительному электрическому току через p-n-переход (т.е.е. значительное количество электронов и дырок рекомбинирует на стыке). Для кремниевых диодов встроенный потенциал составляет примерно 0,7 В (0,3 В для германия и 0,2 В для Скотки). Таким образом, если через диод пропускают внешний ток, через диод будет развиваться около 0,7 В, так что область, легированная P, будет положительной по отношению к области, легированной N, и диод будет «включен» как у него есть предвзятость.

При очень большом обратном смещении, превышающем пиковое обратное напряжение или PIV, происходит процесс, называемый обратным пробоем, который вызывает большое увеличение тока (т.е.е. большое количество электронов и дырок создается в pn переходе и удаляется от него), что обычно приводит к необратимому повреждению устройства.

Вольт-амперная характеристика диода представлена ​​ниже:

Рис. 2.6 Вольт-амперная характеристика диода

2,5 Транзистор:

Транзистор может управлять своим выходом пропорционально входному сигналу; то есть он может действовать как усилитель. В качестве альтернативы транзистор можно использовать для включения или выключения тока в цепи в качестве переключателя с электрическим управлением, где величина тока определяется другими элементами схемы.Существенная полезность транзистора заключается в его способности использовать слабый сигнал, подаваемый между одной парой его выводов, для управления гораздо более сильным сигналом на другой паре выводов. Это свойство называется усилением.

Рис: 2.7 Обозначение транзистора

Два типа транзисторов имеют небольшие различия в том, как они используются в схеме. Биполярный транзистор имеет клеммы, обозначенные как база, коллектор и эмиттер. Небольшой ток на выводе базы (то есть протекающий от базы к эмиттеру) может управлять или переключать гораздо больший ток между выводами коллектора и эмиттера.Для полевого транзистора выводы помечены как затвор, исток и сток, а напряжение на затворе может управлять током между истоком и стоком.

Изображение справа представляет собой типичный биполярный транзистор в цепи. Заряд будет течь между выводами эмиттера и коллектора в зависимости от тока в базе. Поскольку внутренне соединения базы и эмиттера ведут себя как полупроводниковый диод, между базой и эмиттером возникает падение напряжения, пока существует ток базы.Величина этого напряжения зависит от материала, из которого сделан транзистор, и обозначается как V BE .

Транзистор как переключатель

Транзисторы

обычно используются в качестве электронных переключателей, как для приложений большой мощности, таких как импульсные источники питания, так и для приложений с низким энергопотреблением, таких как логические вентили.

В схеме транзистора с заземленным эмиттером, такой как показанная схема выключателя света, когда базовое напряжение увеличивает ток базы и коллектора, возрастает экспоненциально, а напряжение коллектора падает из-за резистора нагрузки коллектора.Соответствующие уравнения:

В RC = I CE × R C , напряжение на нагрузке (лампа с сопротивлением R C )

V RC + V CE = V CC , напряжение питания показано как 6V

Если V CE может упасть до 0 (полностью замкнутый переключатель), то Ic не может подняться выше V CC / R C , даже при более высоких базовых напряжении и токе. В этом случае говорят, что транзистор насыщен.Следовательно, значения входного напряжения могут быть выбраны таким образом, чтобы выход был либо полностью выключен, либо полностью включен. Транзистор действует как переключатель, и этот тип работы является обычным в цифровых схемах, где важны только значения «включено» и «выключено».

Усилитель с общим эмиттером спроектирован таким образом, что небольшое изменение напряжения ( В на ) изменяет небольшой ток через базу транзистора, а усиление тока транзистора в сочетании со свойствами схемы означают, что небольшие колебания в В. в производят большие изменения в V из .

Схема усилителя, конфигурация с общим эмиттером.

Операционный усилитель:

Операционный усилитель («операционный усилитель») представляет собой электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления, связанный по постоянному току, с дифференциальным входом и, как правило, с несимметричным выходом. Операционный усилитель производит выходное напряжение, которое обычно в сотни тысяч раз превышает разность напряжений между его входными клеммами.

A Signetics — операционный усилитель, один из самых успешных операционных усилителей.

Операционные усилители являются важными строительными блоками для широкого диапазона электронных схем. Они возникли в аналоговых компьютерах, где они использовались во многих линейных, нелинейных и частотно-зависимых схемах. Их популярность в схемотехнике во многом объясняется тем фактом, что характеристики конечных элементов (например, их усиление) задаются внешними компонентами с небольшой зависимостью от изменений температуры и производственных изменений в самом операционном усилителе.

Операция:

Дифференциальные входы усилителя состоят из входа и входа, и в идеале операционный усилитель усиливает только разницу в напряжении между ними, которая называется дифференциальным входным напряжением.Выходное напряжение операционного усилителя определяется уравнением

Где напряжение на неинвертирующем выводе, — это напряжение на инвертирующем выводе, а A OL — это коэффициент усиления усилителя без обратной связи (термин «без обратной связи» относится к отсутствию петли обратной связи от выход на вход).

Обычно очень большое усиление операционного усилителя контролируется отрицательной обратной связью, которая в значительной степени определяет величину его выходного («замкнутого») усиления напряжения в усилителях или требуемую передаточную функцию (в аналоговых компьютерах).Без отрицательной обратной связи и, возможно, с положительной обратной связью для регенерации операционный усилитель действует как компаратор. Высокий входной импеданс на входных клеммах и низкий выходной импеданс на выходных клеммах (ах) являются важными типичными характеристиками.

Операционный усилитель без отрицательной обратной связи действует как компаратор. Инвертирующий вход удерживается на земле (0 В) резистором, поэтому, если V в , приложенном к неинвертирующему входу, положительный, выход будет максимально положительным, а если V в отрицательным, выход будет максимально отрицательным.Поскольку нет обратной связи от выхода к любому входу, это схема с разомкнутым контуром. Коэффициент усиления схемы равен G OL операционного усилителя.

Добавление отрицательной обратной связи через делитель напряжения R f , R g снижает коэффициент усиления. Равновесие установится, когда V на выходе будет достаточно, чтобы дотянуться до инвертирующего входа и «подтянуть» его до того же напряжения, что и V в . В качестве простого примера, если V на = 1 В и R f = R g , V на выходе будет 2 В, величина, необходимая для поддержания V на 1 В.Из-за обратной связи, обеспечиваемой R f , R g , это замкнутый контур. Его общее усиление V на выходе / V на называется усилением с обратной связью A CL . Поскольку обратная связь отрицательная, в этом случае A CL меньше, чем A OL операционного усилителя.

Если отрицательная обратная связь не используется, операционный усилитель работает как переключатель или компаратор.

Приложения:

Использование в проектировании электронных систем

Использовать операционные усилители в качестве схемных блоков намного проще и понятнее, чем указывать все их отдельные элементы схемы (транзисторы, резисторы и т. Д.).), независимо от того, используются ли усилители интегрированные или дискретные. В первом приближении операционные усилители можно использовать как идеальные блоки дифференциального усиления; на более позднем этапе можно установить пределы допустимого диапазона параметров для каждого операционного усилителя.

Неинвертирующий усилитель:

Операционный усилитель, подключенный в конфигурации неинвертирующего усилителя

В неинвертирующем усилителе выходное напряжение изменяется в том же направлении, что и входное.

Уравнение усиления для операционного усилителя:

Однако в этой схеме V является функцией V out из-за отрицательной обратной связи через сеть R 1 R 2 .R 1 и R 2 образуют делитель напряжения, и, поскольку V является входом с высоким импедансом, он не нагружает его заметно. Следовательно:

где

Подставляя это в уравнение усиления, получаем:

Решение для V из :

Если A OL очень большой, это упрощается до

Инвертирующий усилитель:

Операционный усилитель, подключенный в конфигурации инвертирующего усилителя

В инвертирующем усилителе выходное напряжение изменяется в направлении, противоположном входному.

Как и в случае с неинвертирующим усилителем, мы начнем с уравнения усиления операционного усилителя:

На этот раз V является функцией как V out , так и V в из-за делителя напряжения, образованного R f и R в . Опять же, вход операционного усилителя не оказывает заметной нагрузки, поэтому:

Подставляем это в уравнение усиления и решаем для V из :

Если A OL очень большой, это упрощается до

Резистор часто вставляется между неинвертирующим входом и землей (поэтому оба входа «видят» одинаковые сопротивления), уменьшая входное напряжение смещения из-за различных падений напряжения из-за тока смещения и может уменьшить искажения в некоторых операционных усилителях.

Блокирующий конденсатор постоянного тока может быть вставлен последовательно с входным резистором, когда частотная характеристика ниже постоянного тока не требуется и любое постоянное напряжение на входе нежелательно. То есть емкостная составляющая входного импеданса вставляет нуль постоянного тока и низкочастотный полюс, который придает схеме полосовую или высокочастотную характеристику.

2.7 Тиристор:

Тиристор — это твердотельный полупроводниковый прибор с четырьмя слоями чередующегося материала N- и P-типа.Они действуют как битовые переключатели, проводящие, когда их затвор получает импульс тока, и продолжают проводить, пока они смещены в прямом направлении (то есть пока напряжение на устройстве не меняется на противоположное). Некоторые источники определяют кремниевые выпрямители и тиристоры как синонимы.

Рис: 2.8 символ тиристора

Другие источники определяют тиристоры как больший набор устройств, по крайней мере, с четырьмя слоями чередующегося материала N- и P-типа, в том числе:

Функция:

Тиристор представляет собой четырехслойное полупроводниковое устройство с тремя выводами, каждый слой которого состоит из материала попеременно N-типа или P-типа, например P-N-P-N.Основные выводы, обозначенные анодом и катодом, проходят через полные четыре слоя, а контрольный вывод, называемый затвором, прикреплен к материалу p-типа рядом с катодом. (Вариант, называемый SCS — кремниевый управляемый переключатель — выводит все четыре слоя на клеммы.) Работа тиристора может быть понята с точки зрения пары тесно связанных биполярных переходных транзисторов, устроенных так, чтобы вызывать действие самоблокировки:

Тиристоры имеют три состояния:

  1. Обратный режим блокировки — напряжение подается в направлении, которое будет заблокировано диодом
  2. Режим прямой блокировки — напряжение подается в направлении, которое заставит диод проводить, но тиристор еще не переключился на проводимость
  3. Режим прямой проводимости — тиристор перешел в режим проводимости и будет оставаться проводящим до тех пор, пока прямой ток не упадет ниже порогового значения, известного как «ток удержания».

Функция терминала ворот:

Тиристор имеет три p-n перехода (серийные обозначения J 1 , J 2 , J 3 от анода).

Слойная схема тиристора.

Когда анод находится под положительным потенциалом V AK по отношению к катоду без напряжения на затворе, переходы J 1 и J 3 смещены в прямом направлении, а переход J 2 — в обратном. Поскольку J 2 смещен в обратном направлении, проводимость не происходит (состояние выключено). Теперь, если V AK будет увеличиваться за пределы напряжения пробоя V BO тиристора, произойдет лавинный пробой J 2 и тиристор перейдет в токопроводящее состояние (включенное состояние).

Если на вывод затвора по отношению к катоду приложен положительный потенциал V G , пробой перехода J 2 происходит при более низком значении V AK . Выбрав соответствующее значение V G , тиристор можно внезапно переключить во включенное состояние.

После того, как произошел лавинный пробой, тиристор продолжает работать, независимо от напряжения затвора, до тех пор, пока: (a) потенциал V AK не будет снят или (b) ток через устройство (анодный катод) не станет меньше, чем удерживающий ток, указанный производителем.Следовательно, V G может быть импульсом напряжения, например выходным напряжением генератора релаксации UJT.

Эти импульсы затвора характеризуются напряжением запуска затвора (V GT ) и током запуска затвора (I GT ). Ток запуска затвора изменяется обратно пропорционально ширине импульса затвора, поэтому очевидно, что для запуска тиристора требуется минимальный заряд затвора.

В — I характеристика: Вольт-амперная характеристика тиристора приведена ниже:

Рис: 2.9 В — I характеристика тиристора.

Приложения

Тиристоры

в основном используются там, где используются высокие токи и напряжения, и часто используются для управления переменными токами, когда изменение полярности тока вызывает автоматическое отключение устройства; называется операцией Zero Cross.

Тиристоры

могут использоваться в качестве элементов управления для контроллеров, запускаемых по углу фазы, также известных как контроллеры с фазовым возбуждением.

Их также можно найти в источниках питания для цифровых схем, где они используются как своего рода «прерыватель цепи» или «лом», чтобы предотвратить повреждение компонентов, находящихся ниже по цепи, из-за сбоя в источнике питания.

Типы тиристоров:

• SCR — выпрямитель с кремниевым управлением

• ASCR — Асимметричный SCR

• RCT — Тиристор с обратной проводимостью

• LASCR — Тиристор с управляемым светом или LTT — Тиристор с управляемым светом

• BOD — прерывание диода — тиристор без затвора, запускаемый лавинным током

  • Диод Шокли — однонаправленное триггерное и переключающее устройство
  • Динистор — Устройство переключения однонаправленного
  • DIAC — Двунаправленное пусковое устройство
  • SIDAC — Устройство двунаправленной коммутации
  • Trisil, SIDACtor — Устройства двунаправленной защиты

• TRIAC — Триод для переменного тока — двунаправленное переключающее устройство, содержащее две тиристорные структуры с общим контактом затвора

• BCT — Двунаправленный тиристор управления — двунаправленное переключающее устройство, содержащее две тиристорные структуры с отдельными контактами затвора.

• GTO — Запорный тиристор

• IGCT — Интегрированный тиристор с коммутируемым затвором

  • MA-GTO — Модифицированный тиристор отключения анодного затвора
  • DB-GTO — Тиристор отключения распределенного буферного затвора

• MCT — Тиристор, управляемый полевыми МОП-транзисторами — содержит две дополнительные структуры полевых транзисторов для управления включением / выключением.

  • BRT — Тиристор с регулируемым базовым сопротивлением

• LASS — Полупроводящий выключатель с активацией света

• AGT — Тиристор с анодным затвором — Тиристор с затвором на слое n-типа рядом с анодом

• PUT или PUJT — Программируемый переходной транзистор — тиристор с затвором на слое n-типа рядом с анодом, используемый в качестве функциональной замены запрещающего транзистора

• SCS — кремниевый управляемый переключатель или тиристорный тетрад — тиристор с катодными и анодными затворами.

2,8 МОП-транзистор:

Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET, MOS-FET или MOS FET) — это транзистор, используемый для усиления или переключения электронных сигналов. В полевых МОП-транзисторах напряжение на электроде затвора с оксидной изоляцией может создавать проводящий канал между двумя другими контактами, называемыми истоком и стоком. Канал может быть n-типа или p-типа (см. Статью о полупроводниковых устройствах) и соответственно называется nMOSFET или pMOSFET (также обычно nMOS, pMOS).Это, безусловно, самый распространенный транзистор как в цифровых, так и в аналоговых схемах, хотя когда-то биполярный переходный транзистор был гораздо более распространенным.

Рис. 2.10 Символ Mosfet

Два силовых полевых МОП-транзистора в корпусе для поверхностного монтажа D2PAK. Работая как переключатели, каждый из этих компонентов может выдерживать блокирующее напряжение 120 вольт в выключенном состоянии и может проводить непрерывный ток 30 ампер во включенном состоянии, рассеивая примерно до 100 ватт и контролируя нагрузку более 2000 ватт.Для масштаба изображена спичка.

IGFET — это родственный термин, означающий полевой транзистор с изолированным затвором, и он используется почти как синоним MOSFET, что является более точным, поскольку многие «MOSFET» используют затвор, который не является металлическим, и изолятор затвора, который не является оксидом. Другой синоним — MISFET для полевого транзистора металл – изолятор – полупроводник

.

Условные обозначения:

Для полевого МОП-транзистора используются различные символы. Базовая конструкция обычно представляет собой линию для канала с истоком и стоком, оставляя его под прямым углом, а затем изгибаясь под прямым углом в том же направлении, что и канал.Иногда для режима улучшения используются три линейных сегмента, а для режима истощения — сплошная линия. Еще одна линия проводится параллельно каналу для ворот.

Групповое соединение, если показано, показано подключенным к задней части канала со стрелкой, указывающей PMOS или NMOS. Стрелки всегда указывают от P к N, поэтому NMOS (N-канал в P-лунке или P-субстрате) имеет стрелку, указывающую внутрь (от объема к каналу). Если основная часть подключена к источнику (как это обычно бывает с дискретными устройствами), она иногда наклоняется, чтобы встретиться с источником, выходящим из транзистора.Если основная часть не показана (как это часто бывает в конструкции ИС, поскольку они обычно являются общей массой), иногда используется символ инверсии для обозначения PMOS, в качестве альтернативы стрелка на источнике может использоваться таким же образом, как для биполярных транзисторов ( выход для nMOS, вход для pMOS).

Сравнение символов полевого МОП-транзистора в режиме улучшения и режима истощения с символами полевого транзистора (нарисованные с упорядоченными истоком и стоком таким образом, что более высокие напряжения отображаются выше на странице, чем более низкие напряжения):

П-образный канал
N-канал
JFET МОП-транзистор ENH полевой МОП-транзистор enh (без упаковки) MOSFET dep

Для обозначений, на которых изображена основная часть или корпус, клемма, здесь показана внутренняя связь с источником.Это типичная конфигурация, но отнюдь не единственная важная конфигурация. В общем, полевой МОП-транзистор представляет собой четырехполюсное устройство, и в интегральных схемах многие из полевых МОП-транзисторов имеют общее соединение корпуса, не обязательно подключенное к клеммам истока всех транзисторов.

Операция Mosfet:

Структура металл – оксид – полупроводник

Традиционная структура металл – оксид – полупроводник (МОП) получается путем выращивания слоя диоксида кремния (SiO2) поверх кремниевой подложки и нанесения слоя металла или поликристаллического кремния (последний обычно используется).Поскольку диоксид кремния является диэлектрическим материалом, его структура эквивалентна плоскому конденсатору, в котором один из электродов заменен полупроводником.

Пример применения N-канального MOSFET. При нажатии переключателя загорается светодиод.

Структура металл – оксид – полупроводник на кремнии P-типа

Когда напряжение подается на МОП-структуру, оно изменяет распределение зарядов в полупроводнике. Если мы рассмотрим полупроводник P-типа (с NA — плотность акцепторов, p — плотность дырок; p = NA в нейтральном объеме), положительное напряжение, VGB, от затвора к телу (см. Рисунок) создает слой обеднения, заставляя положительно заряженные дырки от границы затвор-изолятор / полупроводник, оставляя открытой свободную от носителей область неподвижных отрицательно заряженных ионов-акцепторов (см. легирование (полупроводник)).Если VGB достаточно велик, высокая концентрация отрицательных носителей заряда образуется в инверсионном слое, расположенном в тонком слое рядом с границей раздела между полупроводником и диэлектриком. В отличие от полевого МОП-транзистора, где электроны инверсионного слоя быстро поступают от электродов истока / стока, в МОП-конденсаторе они производятся гораздо медленнее за счет тепловой генерации через центры генерации носителей и рекомбинации в области обеднения. Обычно напряжение затвора, при котором объемная плотность электронов в инверсионном слое совпадает с объемной плотностью дырок в теле, называется пороговым напряжением.

Эта структура с корпусом p-типа является основой MOSFET N-типа, который требует добавления областей истока и стока N-типа.

БЛОК ПИТАНИЯ

Введение:

Блоки питания, которые могут выдавать синусоидальную волну (12sinwt), + 12V, -12V, понимают основную конструкцию и принципы работы, краткое описание таких устройств и компонентов обсуждается в этой главе.

Трансформатор:

Эта статья про электрическое устройство.Для франшизы игрушечной линии см Трансформеры. Для использования в других целях, см Трансформатор (значения).

Трансформатор — это устройство, которое передает электрическую энергию от одной цепи к другой через индуктивно связанные проводники — катушки трансформатора. Изменяющийся ток в первой или первичной обмотке создает изменяющийся магнитный поток в сердечнике трансформатора и, таким образом, изменяющееся магнитное поле во вторичной обмотке. Это изменяющееся магнитное поле индуцирует изменяющуюся электродвижущую силу (ЭДС) или «напряжение» во вторичной обмотке.Этот эффект называется взаимной индукцией.

Рис: 3.1 Трансформатор.

Если нагрузка подключена к вторичной обмотке, электрический ток будет течь во вторичной обмотке, а электрическая энергия будет передаваться от первичной цепи через трансформатор к нагрузке. В идеальном трансформаторе индуцированное напряжение во вторичной обмотке (V с ) пропорционально первичному напряжению (V p ) и определяется отношением количества витков во вторичной обмотке (N с ) на количество витков в первичной обмотке (N p ) следующим образом:

При соответствующем выборе соотношения витков трансформатор, таким образом, позволяет «повышать» напряжение переменного тока (AC), делая N с больше, чем N p , или «понижать», делая N с. меньше N р .

Основные принципы:

Трансформатор основан на двух принципах: во-первых, электрический ток может создавать магнитное поле (электромагнетизм), и, во-вторых, изменяющееся магнитное поле внутри катушки с проволокой индуцирует напряжение на концах катушки (электромагнитная индукция). . Изменение тока в первичной катушке изменяет развиваемый магнитный поток. Изменяющийся магнитный поток индуцирует напряжение во вторичной катушке.

Уравнение идеальной мощности:

Если вторичная обмотка подключена к нагрузке, которая позволяет току течь, электрическая энергия передается от первичной цепи к вторичной цепи.В идеале трансформатор совершенно работоспособен; вся поступающая энергия преобразуется из первичного контура в магнитное поле и во вторичный контур. Если это условие выполнено, входящая электрическая мощность должна равняться исходящей мощности:

дает уравнение идеального трансформатора

Трансформаторы

обычно имеют высокий КПД, поэтому эта формула является разумным приближением.

Рис. 3.2 Идеальные трансформаторы

Если напряжение увеличивается, ток уменьшается во столько же раз.Импеданс в одной цепи преобразуется в квадрат отношения витков. Например, если к клеммам вторичной катушки приложено полное сопротивление Z s , для первичной цепи кажется, что импеданс составляет (N p / N s ) 2 Z s . Это соотношение является обратным, так что полное сопротивление Z p первичной цепи кажется вторичной как (N s / N p ) 2 Z p.

Детальная операция:

Упрощенное описание выше не учитывает несколько практических факторов, в частности первичный ток, необходимый для создания магнитного поля в сердечнике, и вклад в поле из-за тока во вторичной цепи.

Модели идеального трансформатора обычно предполагают сердечник с незначительным сопротивлением и двумя обмотками с нулевым сопротивлением. Когда напряжение подается на первичную обмотку, протекает небольшой ток, возбуждая поток вокруг магнитной цепи сердечника. Ток, необходимый для создания потока, называется током намагничивания; Поскольку предполагалось, что идеальный сердечник имеет сопротивление, близкое к нулю, ток намагничивания незначителен, хотя по-прежнему необходим для создания магнитного поля.

Изменяющееся магнитное поле индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) на каждой обмотке.Поскольку идеальные обмотки не имеют импеданса, они не имеют связанного с ними падения напряжения, и поэтому напряжения V P и V S , измеренные на выводах трансформатора, равны соответствующим ЭДС. Первичная ЭДС, действующая в противовес первичному напряжению, иногда называется «обратной ЭДС». Это происходит из-за закона Ленца, который гласит, что индукция ЭДС всегда будет такой, что она будет препятствовать развитию любого такого изменения магнитного поля.

Типы:

· Автотрансформатор

· Трансформаторы многофазные

· Трансформаторы утечки

· Резонансные трансформаторы

· Аудио трансформаторы

· Измерительные трансформаторы

Классификация:

Трансформаторы

можно отнести к классу электрических машин без движущихся частей; как таковые их называют статическими электрическими машинами.Их можно классифицировать по-разному; неполный список:

  • По мощности: от долей вольт-ампера (ВА) до более тысячи МВА;
  • По диапазону частот: мощность, аудио или радиочастота;
  • По классу напряжения: от нескольких вольт до сотен киловольт;
  • По типу охлаждения: с воздушным, маслонаполненным, вентиляторным или водяным охлаждением;
  • По применению: например, источник питания, согласование импеданса, стабилизатор выходного напряжения и тока или изоляция цепи;
  • По назначению: распределитель, выпрямитель, дуговая печь, выход усилителя и т. Д.;
  • По соотношению витков обмотки: повышающее, понижающее, изолирующее с равным или почти равным соотношением, переменное и несколько обмоток.

Приложения:

Трансформаторы

широко используются в электронной продукции для понижения напряжения питания до уровня, подходящего для содержащихся в них цепей низкого напряжения. Трансформатор также электрически изолирует конечного пользователя от контакта с напряжением питания.

Сигнальные и аудиопреобразователи используются для соединения каскадов усилителей и для согласования таких устройств, как микрофоны и проигрыватели, со входом усилителей.Звуковые трансформаторы позволяли телефонным цепям поддерживать двусторонний разговор по одной паре проводов. Балунный трансформатор преобразует сигнал, относящийся к земле, в сигнал, у которого есть сбалансированные напряжения относительно земли, например, между внешними кабелями и внутренними цепями.

Принцип разомкнутого (ненагруженного) трансформатора широко используется для определения характеристик магнитомягких материалов, например, в стандартизированном на международном уровне методе рамы Эпштейна.

3.3 Выпрямитель:

Выпрямитель — это электрическое устройство, которое преобразует переменный ток (AC), который периодически меняет направление, в постоянный ток (DC), который имеет только одно направление, процесс, известный как выпрямление. Выпрямители находят множество применений, в том числе в качестве компонентов источников питания и в качестве детекторов радиосигналов. Выпрямители могут состоять из твердотельных диодов, кремниевых выпрямителей, ламповых диодов, ртутных дуговых клапанов и других компонентов.

Однополупериодное выпрямление

При полуволновом выпрямлении либо положительная, либо отрицательная половина волны переменного тока пропускается, а другая половина блокируется.Поскольку только половина входного сигнала достигает выхода, его использование для передачи энергии очень неэффективно. Полупериодное выпрямление может быть достигнуто с помощью одного диода при однофазном питании или трех диодов при трехфазном питании.

Выходное постоянное напряжение полуволнового выпрямителя можно рассчитать с помощью следующих двух идеальных уравнений:

Двухполупериодное выпрямление

Двухполупериодный выпрямитель преобразует всю форму входного сигнала в сигнал постоянной полярности (положительный или отрицательный) на выходе.Двухполупериодное выпрямление преобразует обе полярности входной волны в постоянный ток (постоянный ток) и является более эффективным. Однако в схеме с трансформатором с нецентральным ответвлением требуется четыре диода вместо одного, необходимого для полуволнового выпрямления. (См. Полупроводники, диод). Расположенные таким образом четыре диода называются диодным мостом или мостовым выпрямителем.

Рис. 3.3 Мостовой выпрямитель решетки: двухполупериодный выпрямитель с использованием 4 диодов.

Для однофазного переменного тока, если трансформатор с центральным отводом, то два диода встык друг к другу (т.е. аноды-анод или катод-катод) могут образовывать двухполупериодный выпрямитель. На вторичной обмотке трансформатора требуется вдвое больше обмоток, чтобы получить такое же выходное напряжение, чем у мостового выпрямителя, описанного выше.

Рис. 3.4 Двухполупериодный выпрямитель usin

Блок-схема силовой и управляющей цепей драйвера асинхронного двигателя.

Фрукты и овощи созревают в определенное время года и должны быть спелыми для употребления. Однако в краткосрочный период созревания некоторые свежие овощи и фрукты, количество которых превышает потребляемое количество, портятся до того, как их можно будет употребить в пищу.Наиболее распространенным методом хранения является сбор созревших фруктов и овощей и сушка излишков для последующего использования. В последние годы, когда технология быстро развивалась, вместо сушки на солнце создаются решения, в которых процессы сушки управляются автоматически с использованием кинематики сушки продуктов. В новейших технологиях процесс сушки регулируется путем измерения веса влажных и высушенных продуктов во время нагрева. Кроме того, различные типы духовок, такие как микроволновые печи, пытаются повысить эффективность процесса сушки.Это довольно сложные решения. В этом исследовании разработана интеллектуальная система, которая управляет процессом сушки в режиме реального времени, используя влажность окружающей среды вместо веса вместе с кинематикой сушки продукта. Таким образом, сложность системы упрощается. Кроме того, общая продолжительность процесса сушки точно оценивается на основе содержания влаги в окружающей среде и модели сушки продукта. В ходе исследования, во-первых, были собраны данные о стадии сушки с экспериментами, проведенными для каждого продукта.Эти данные были обработаны в среде Matlab, и для каждого продукта была разработана модель сушки с методом аппроксимации кривой. Модели сушки, разработанные в ходе исследования, были загружены в процессор интеллектуальной печи, и весь процесс сушки управлялся в режиме реального времени. С помощью разработанного системного решения, когда процесс начинается, время сушки оценивается в соответствии с обработанным количеством и типом продукта, а время сушки процесса сушки оценивается с использованием содержания влаги в окружающей среде и модели сушки. продукта.Таким образом можно спланировать этапы предварительной и последующей сушки.

TRIAC КАК ИНДУКЦИОННЫЙ КОНТРОЛЛЕР СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

(1)

1

Доступно на сайте www.ijiere.com

Международный журнал инноваций и развивающихся стран

Исследования в области инженерии

e-ISSN: 2394 — 3343 p-ISSN: 2394 — 5494

TRIAC КАК ИНДУКЦИОННЫЙ РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

Prof Abhijit Kalbande1

a

, Sapana Rathod2 a

а Доцент 1, П.R.M.C.E.A.M, Баднера, Амравати и Индия b Студент 2, P.R.M.C.E.A.M, Баднера, Амравати и Индия

АННОТАЦИЯ:

Обсуждается управление скоростью асинхронного двигателя с меньшими затратами и его эффективность. Индукция Мотор — наиболее широко используемый в промышленности мотор. Этот двигатель традиционно используется в управлении по разомкнутому контуру приложений по причинам стоимости, размера, надежности, прочности, простоты, эффективности, меньших затрат на обслуживание, легкости производства и может работать в грязных или взрывоопасных условиях.Статор однофазный Асинхронный двигатель имеет многослойную штамповку для уменьшения потерь на вихревые токи по периферии. Однофазный Асинхронные двигатели в основном имеют концентрические катушки. Ротор с короткозамкнутым ротором изготовлен из алюминия, латунный или медный пруток. Отсутствие контактного кольца и щеток делает конструкцию индукционной однофазной Мотор очень простой и надежный. Таким образом, мы должны контролировать скорость асинхронного двигателя с помощью TRIAC.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, TRIAC, регулировка скорости

I. ВВЕДЕНИЕ

Характеристики однофазных асинхронных двигателей идентичны трехфазным асинхронным двигателям, за исключением того, что однофазные Асинхронный двигатель не имеет собственного пускового момента, и для его запуска необходимо принять некоторые специальные меры. Хотя однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически, мы используем его, потому что трехфазное питание отсутствует в везде, особенно в быту, широко используются однофазные асинхронные двигатели.Во многих электроприборах а именно потолочный вентилятор, холодильник, стиральные машины и т. д. мы используем этот тип двигателя. Основная причина его использования — наличие однофазного источника питания и еще один экономичный, т.е. менее затратный по цене, поэтому регулирование скорости асинхронного двигателя важно. [1]

В котором скорость однофазного асинхронного двигателя регулируется с помощью TRIAC и таймера 555. Полная схема управления зависит только от одного параметра, т. е. от напряжения. Мы знаем, что развиваемый крутящий момент пропорционален квадрату напряжения.Таким образом приложенное напряжение к клеммам статора асинхронного двигателя управляется TRIAC и его импульсами затвора. [2] Когда пульсирует затвор задерживается, тогда на клеммы статора асинхронного двигателя подается пониженное напряжение, и, таким образом, напряжение и крутящий момент пропорционально друг другу уменьшается крутящий момент и одновременно уменьшается скорость двигателя. Схема управления состоит из следующего: [2]

1. Цепь срабатывания. 2. Схема TRIAC и 3. Схема питания.

Цепь источника питания обеспечивает подачу постоянного тока 5 В и 12 В на электронные устройства, которым требуется напряжение смещения. Схема запуска будет генерировать импульсы и подавать их на TRIAC в качестве стробирующих импульсов для запуска. И наконец Схема TRIAC действует как промежуточная часть между источником питания и асинхронным двигателем. Поэтому приложенное напряжение от источника питания к асинхронный двигатель и, следовательно, скорость регулируются. [4]

(2)

2 Рис.1. Асинхронный двигатель [1]

1.2 Типы асинхронных двигателей

Обычно асинхронные двигатели классифицируются по количеству обмоток статора. [5] Они есть:

 Однофазный асинхронный двигатель

 Трехфазный асинхронный двигатель

Рис.2. Блок-схема процесса управления 2.1 Цепь срабатывания TRIAC

Функционирование всей цепи запуска можно изучить в пяти частях. 1. Трансформатор

2. Выпрямитель 3.Компаратор 4. Таймер 555 5. И ворота

1) Трансформатор

Трансформатор в нашей схеме представляет собой понижающий трансформатор, который преобразует входное синусоидальное напряжение 220В. напряжение до 30В при выходном напряжении 1А. Он действует как изолирующее устройство между сетью переменного тока и Электронная схема.

Рис.3. Понижающий трансформатор 2) Выпрямитель

(3)

3 Фиг.4. Принципиальная схема и форма выпрямителя

3) Компаратор

В схеме используется компаратор LM741. Компаратор сравнивает выпрямленное напряжение на положительный вывод с отфильтрованным входным напряжением на отрицательном выводе, который действует как опорный и следовательно, генерирует прямоугольную волну. Величина прямоугольной волны равна значению насыщения, а ее величина величина положительна, когда входное напряжение больше опорного напряжения и наоборот.В Результирующая выходная волна формирует вход для логического элемента И.

4) 555 Таймеры

Вывод

Схема выводов, внутренняя схема и схема выводов таймера 555 показаны ниже: Используемый в схеме таймер 555 находится в нестабильном режиме, резисторы R1 и R2 помогают изменять

частота выходного сигнала компаратора. Это помогает в генерации последовательности импульсов, используемой для запуска затвор используемого симистора. Напряжение смещения, используемое в цепи, составляет 5 В.Частота генерируемого импульса

(f) = 1 / [(R1 + 2R2) * C * ln (2)]

Рис.5. Схема выводов, внутренняя схема

5) И ворота

В схеме используется логический элемент И — 7408N. Вход ворот получается из выхода компаратор и таймер 555. Логический элемент И используется для устранения отрицательной последовательности импульсов. В Выход логического элемента И показан ниже. Это последовательность импульсов, которые используются для запуска TRIAC.Таким образом, TRIAC будет проводником, и питание будет подключено к асинхронному двигателю.

Рис.6 Два входа и символ ворот. Таблица 2.1: Таблица истинности логического элемента AND

ВХОДЫ ВЫХОД

A B Y

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

(4)

4 Рис.7: Принципиальная схема. [5]

Мы можем напрямую получить требуемые уровни напряжений.Далее идет выпрямительный диодный мост, который используется для преобразования переменного тока в постоянный. В Таймер 555 используется для генерации прямоугольных импульсов более высокой частоты, а операционный усилитель является компаратором, используемым для генерирует прямоугольные импульсы более низкой частоты по сравнению с таймером 555. И, наконец, они передаются на AND ворота как 2 входа. Поскольку выход логического элемента И имеет высокий уровень, когда только оба входа находятся на уровне логической 1, полученная форма сигнала от логический элемент И будет иметь прямоугольную форму, но будет содержать только логический 0 и логическую 1, то есть отрицательную часть напряжения, которая будет исключена.Таким образом генерируются импульсы, которые передаются на симистор в виде импульсов затвора. Эти импульсы запускают TRIAC. и обеспечивает токопроводящий путь от источника питания или источника к нагрузке. Таким образом, питание подключается к нагрузке, если запускающие импульсы применяется еще не подключено. И таким образом на нагрузку подается пониженное напряжение.

III. Результат и форма волны

Выход TRIAC такой же, как выход контроллера переменного напряжения. В зависимости от значения потенциометра обжиг угол к затвору TRIAC контролируется, и, таким образом, выходной сигнал TRIAC имеет форму прерывистой волны, которая уменьшается в ценить.Поэтому на асинхронный двигатель подается пониженное напряжение. Форма волны выходного напряжения TRIAC показано на рисунке ниже:

(5)

5 Рис. 9 Характеристика напряжения и скорости при задержке 0ᵒ [5]

IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Понятно, что мы можем изменять или изменять скорость асинхронного двигателя, изменяя угол открытия затвора. Если мы увеличим стрельбу угол, тогда скорость будет уменьшаться, что означает, что мы можем изменять напряжение, а также скорость асинхронного двигателя с помощью TRIAC.В Электрический регулятор с помощью сопротивления, выходное напряжение изменяется одновременно с изменением скорости. Но чтобы уменьшить потери энергии в резисторе, вводится электронный регулятор, который использует TRIAC для изменения выходного напряжения путем изменения угол зажигания и предотвращает потерю энергии в резисторе. Данная модель управления скоростью вентилятора (однофазный асинхронный двигатель) является уже существующая технология. Регулировка скорости вентилятора — это только прототип существующей технологии.Существующий технология может быть улучшена путем внесения изменений в регулировку скорости вентилятора посредством управления TRIAC. запускающие импульсы с микроконтроллером, и ведется работа по более эффективному и автоматическому контролю скорости вентилятор (однофазный асинхронный двигатель).

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Мы очень благодарны Prachi M. Palpankar, SanrajHarle, TusharKarade, SurajLekurwaledbacer с их базы paper мы получаем много информации.

ССЫЛКИ

[1] Prachi M. Palpankar, SanrajHarle, TusharKarade, SurajLekurwaledbacer Nagpur, «Регулирование скорости индукции. двигатель с использованием TRIAC »Материалы 18-й Международной конференции IRF, 11 января 2015 г., Пуна, Индия,

[2] Сандипкумар, Притамсацанги «Управление асинхронным двигателем с замкнутым контуром на основе TRIAC», IEEE Trans. Инд, 1989. [3] Кодзи Намихана, Масаёси Сато: «Новый метод управления трехфазным асинхронным двигателем», RENGA No.159,

, с. 23-28 (1999)

[4]

Силовая электроника от M D SINGH и K B KHANCHANDANI Tata McGraw Hill Publishing Company, 1998г. (Учебник).

Различные типы методов управления скоростью асинхронного двигателя

Управление скоростью асинхронного двигателя очень важно в промышленности. Трехфазные асинхронные двигатели — один из наиболее часто используемых типов двигателей в электротехнической промышленности. Поскольку скорость асинхронных двигателей постоянна, скорость этого типа двигателя трудно контролировать.В асинхронных двигателях на регулирование скорости также влияет КПД этого двигателя. Таким образом, для управления этими асинхронными двигателями используются различные методы управления скоростью. Эти методы управления скоростью можно разделить, главным образом, на компоновку двигателя. Ниже приведены два основных типа устройств управления, которые необходимо учитывать при управлении асинхронными двигателями.

  • управление скоростью асинхронного двигателя относительно стороны ротора двигателя
  • управление скоростью асинхронного двигателя относительно стороны статора двигателя.

Управление скоростью асинхронного двигателя по отношению к стороне статора двигателя


Управление скоростью асинхронного двигателя с учетом управления со стороны статора также можно подразделить на несколько методов управления скоростью, таких как.

  • Путем изменения напряжения питания двигателя
  • Изменение числа полюсов статора двигателя
  • Изменение частоты питающей стороны двигателя

Путем изменения напряжения питания двигателя

Крутящий момент продукт от трехфазного асинхронного двигателя можно показать по уравнению, показанному ниже.

So и E (наведенная ЭДС) прямо пропорциональны напряжению питания двигателя. Таким образом, изменяя напряжение питания асинхронного двигателя, вы можете управлять крутящим моментом и скоростью асинхронного двигателя.

Путем изменения частоты питающей стороны двигателя

f = частота питающей стороны двигателя

P = количество полюсов статора в двигателе

Ns = синхронная скорость двигателя

Синхронная скорость асинхронного двигателя зависит от количества полюсов в двигателе со стороны статора и частоты двигателя со стороны питания.Таким образом, изменяя частоту питания двигателя, вы можете управлять скоростью двигателя. Регулирование частоты несколько сложно сравнить с другими методами управления двигателем.

Изменение числа полюсов статора двигателя

f = частота питающей стороны двигателя

P = число полюсов статора в двигателе

Ns = синхронная скорость двигателя

Так как вы можете видеть в этом уравнении, количество полюсов статора в двигателе напрямую зависит от скорости асинхронного двигателя.

Таким образом, изменяя количество полюсов статора, также можно изменить скорость асинхронного двигателя.

Управление скоростью асинхронного двигателя относительно стороны ротора двигателя.

Управление скоростью асинхронного двигателя с учетом управления на стороне ротора также можно подразделить на несколько методов управления скоростью, таких как.

  • Добавление внешнего сопротивления в цепь на стороне ротора
  • Применение каскадного соединения
  • Ввод ЭДС в цепь двигателя на стороне ротора

Добавление внешнего сопротивления в цепь на стороне ротора

Трехфазный асинхронный двигатель можно показать уравнением, показанным ниже.

Итак, из этого уравнения мы можем узнать, что

Итак, крутящий момент асинхронного двигателя косвенно пропорционален сопротивлению на стороне ротора. Добавление внешнего сопротивления в ротор позволяет уменьшить крутящий момент двигателя и увеличить его скорость.

Применение каскадного соединения

В этом каскадном методе управления скоростью асинхронного двигателя два двигателя установлены на одном валу двигателя и работают с одинаковой скоростью.

Один двигатель подключен к трехфазному источнику питания, а другой работает от ЭДС, индуцированной питанием первого двигателя через контактные кольца.

При использовании этого метода для асинхронного двигателя может применяться различная скорость и регулировка скорости.

Инжекция ЭДС в цепь на стороне ротора двигателя

В этой индукции, метод управления скоростью двигателя, внешнее напряжение добавляется в цепь ротора двигателя, и частота должна быть такой же, как частота скольжения.

Таким образом, инжекция ЭДС в противофазе ротора увеличивает сопротивление ротора.Таким образом, этот метод можно использовать для управления скоростью асинхронного двигателя.

Надеюсь, что вы сможете получить хорошее представление о методах согласования скорости, применяемых в асинхронном двигателе.

Методы управления скоростью асинхронного двигателя

В этой статье мы подробно рассмотрели методы управления скоростью асинхронного двигателя вместе с их принципиальными схемами:

Управление скоростью путем изменения числа полюсов
Управление скоростью путем изменения частоты
Управление скоростью по методу Крамера
Электронный регулятор частоты

В асинхронном двигателе крутящий момент создается за счет взаимодействия двух магнитных полей.Первое вращающееся магнитное поле создается токами, протекающими в обмотках статора. Это вращающееся поле разрезает проводники в роторе и индуцирует в них напряжение. Напряжение ротора заставляет токи течь в роторе и создавать второе магнитное поле.

Два магнитных поля взаимодействуют друг с другом и заставляют ротор вращаться в направлении вращающегося поля статора. Он разгоняется примерно до 96% от скорости вращающегося поля статора. Эта 4-процентная разница в скорости при полной нагрузке и есть скорость скольжения.Без скольжения асинхронный двигатель не может развивать крутящий момент.

Скорость асинхронного двигателя всегда определяется вращающимся магнитным полем в статоре. Это поле статора всегда вращается с синхронной скоростью, которая определяется двумя факторами:

1. Число пар полюсов
2. Частота приложенного напряжения.

Синхронную скорость можно найти по следующей ссылке:

Число 120 получается из произведения количества секунд в минуте и того факта, что магнитные полюса всегда попадают в пары.Две другие величины называются переменными.

Важно отметить, что есть только две переменные.

Если частота увеличивается, скорость увеличивается:

Если количество полюсов увеличивается, скорость уменьшается:

Эти два основных принципа являются единственными факторами, которые могут повлиять на изменение скорости асинхронный двигатель, хотя методов, используемых для этого, существует множество.

Управление скоростью путем изменения числа полюсов

Изменение числа полюсов в обмотке статора всегда включает резкое скачкообразное изменение одной скорости на другую.При питании от сети 50 Гц двухполюсный асинхронный двигатель будет вращаться со скоростью 3000 об / мин (без учета скорости скольжения). Если заменить четырехполюсный статор, скорость быстро изменится до 1500 об / мин.

Изменение скорости может передавать незначительные переходные процессы в линии питания. В более крупных асинхронных двигателях при переключении с одной обмотки на другую следует вводить небольшую временную задержку.

Самый распространенный метод — спроектировать обмотки, которые могут быть соединены между собой для изменения количества полюсов. Это неизменно соотношение 1: 2, то есть двухполюсная обмотка преобразуется в четырехполюсную обмотку или четырехполюсную в восьмиполюсную обмотку и так далее.

Рисунок 1 (a) иллюстрирует принцип и соединения, необходимые для преобразования четырехполюсной схемы в восьмиполюсную. Рисуется только одна фаза; маленькие прямоугольники используются для обозначения групп полюс-фаза, а стрелки указывают направление намотки. Необходимо, чтобы обмотки полюсов были соединены попарно друг напротив друга, как показано.

Рис. 1 Последовательно-параллельное соединение для двухскоростного асинхронного двигателя

Обратите внимание, что центральный отвод ( T A ) обмотки вынесен так, что к нему можно получить доступ извне.В Figure1 (b), четыре обмотки полюс-фаза были перерисованы вертикальной линией. Если A 1 и A 2 соединены перемычкой и подключены к линии L 2 , а центральный отвод T A подключен к линии L 1 , двигатель будет иметь четыре обычных полюса, как показано стрелками.

На рис. 1 (c) мост был удален. A 1 повторно подключается к линии L 1 , а A 2 остается подключенным к линии L 2 .Как показано стрелками, ток течет через все четыре группы полюсов последовательно и все имеют одинаковую полярность, например, как показано, будет четыре северных полюса.

Магнитный поток отклоняется в статоре и выходит между северными полюсами, как показано пунктирными линиями. В результате получается магнитная цепь асинхронного двигателя, как у восьмиполюсной машины.

Чтобы обойти это ограничение соотношения 1: 2, некоторые статоры были разработаны для размещения двух электрически разделенных обмоток.Одновременно используется только одна обмотка. Эти обмотки не обязательно должны иметь соотношение 1: 2, но могут иметь любое разумное соотношение. Например, одна обмотка может быть двухполюсной, а другая — шестиполюсной.

Активация двухполюсной обмотки заставит асинхронный двигатель вращаться со скоростью 3000 об / мин. В течение этого периода другая обмотка, если она не соединена по схеме звезды, должна иметь разомкнутые треугольные мосты, чтобы предотвратить протекание индуцированных токов в неиспользуемой обмотке. При наличии подходящего переключателя обмотки можно было менять без остановки двигателя или связанной с ним машины.После этого асинхронный двигатель изменит скорость до 1000 об / мин.

Ступенчатое регулирование скорости с полюсной амплитудной модуляцией (PAM) — менее известная система. Он был разработан для близких соотношений скоростей, таких как изменение четырехполюсного на шестиполюсное и восьмиполюсное на десятиполюсное. При производстве он основан на принципе неравных групп катушек внутри асинхронного двигателя. Соединения выполняются с помощью специальных контакторов для регулирования ступеней скорости.

Обмотки PAM защищены авторским правом, но могут быть изготовлены по лицензии.Электродвигатели PAM бывают мощностью от 0,5 кВт до 7 МВт.

Управление скоростью путем изменения частоты

Одним из важных аспектов этого метода управления скоростью является то, что на более высоких частотах стандартный асинхронный двигатель работает на скоростях, значительно превышающих базовое расчетное значение. На повышенных скоростях улучшается циркуляция воздуха, что приводит к улучшенному охлаждению.

Лучшее охлаждение позволяет использовать более высокие плотности тока, даже несмотря на повышенные потери на трение и ветер из-за более высоких скоростей.Также увеличиваются потери в стали из-за более высоких частот. На более высоких частотах сопротивление обмоток также увеличивается, и для обеспечения постоянной плотности потока в воздушном зазоре требуется более высокое напряжение питания.

При постоянной плотности магнитного потока в воздушном зазоре крутящий момент пропорционален току.

Поскольку мощность зависит как от крутящего момента, так и от скорости, можно видеть, что выходная мощность асинхронного двигателя увеличивается с большей скоростью, чем увеличение скорости.

Увеличение частоты всей установки обеспечит работу всех двигателей на более высокой скорости, а это не всегда может быть желательно. Уменьшение частоты приведет к тому, что все двигатели будут работать медленнее, что приведет к одинаковому нежелательному результату.

В общем, изменение частоты как метод управления скоростью ограничено конкретными машинами или группами машин, как в серии транспортных роликов на сталеплавильном заводе.

Есть два основных метода изменения частоты.Первый использует вращающееся оборудование для достижения желаемого результата. Это дорого, хотя и менее эффективно, чем некоторые другие методы, но опыт показал, что он чрезвычайно надежен и требует минимального обслуживания. Таким образом, он все еще широко используется.

Второй метод использует электронное переключение для синтеза волны переменного тока неправильной формы из постоянного тока. Это сравнительно новая процедура, которая стала очень популярной.

Вращающееся оборудование для управления частотой

Одной из распространенных систем управления двигателем является двигатель Шраге, скорость которого изменяется путем регулировки положения щеток для каждой фазы.

На рисунке 2 показан другой метод управления скоростью. В данном случае это метод Крамера для управления скоростью асинхронного двигателя с фазным ротором. Видно, что четыре вращающихся машины используются для управления скоростью одного двигателя.

Рисунок 2 Привод Kramer с использованием вращающихся машин

Эта система может быть экономически оправдана только для очень больших асинхронных двигателей или интегрированных групп двигателей в тяжелой промышленности.Там, где у двигателей Schrage есть практические ограничения, система Kramer может быть построена в мегаваттных диапазонах. В обеих системах хорошо зарекомендовали себя надежность и минимальное обслуживание.

Асинхронные двигатели с фазным ротором

Скольжение в любом асинхронном двигателе пропорционально потерям в меди в роторе. В асинхронном двигателе с фазным ротором сопротивление ротора можно изменять с добавлением внешнего сопротивления, поэтому потери в меди и скорость ротора можно регулировать с помощью контроллера.

Поскольку ток ротора пропорционален развиваемому крутящему моменту, из этого следует, что потери в роторе будут изменяться в зависимости от приложенной нагрузки, тем самым влияя на скорость. Этот метод управления скоростью имеет характеристику изменения скорости при изменении нагрузки; то есть увеличение нагрузки вызывает уменьшение скорости, а уменьшение нагрузки приводит к увеличению скорости.

По этой причине регулирование скорости асинхронного двигателя с фазным ротором путем изменения сопротивления ротора является удовлетворительным только при постоянной нагрузке.Скорости ниже половины скорости при полной нагрузке нецелесообразны, а повышенные потери на более низких скоростях приводят к высоким рабочим температурам, которые могут превышать номинальные параметры асинхронного двигателя. Низкий КПД двигателя, плохое регулирование скорости, а внешние сопротивления потребляют слишком много энергии.

Были опробованы различные методы регулирования скорости. Два наиболее распространенных:

1 . Неравные напряжения, приложенные к обмоткам статора
2 . Неравные сопротивления в обмотках ротора.

В отличие от систем вращающегося оборудования, описанных выше, эти изменения скорости являются ступенчатыми. Вероятно, наиболее распространенное применение — подъемно-спусковой механизм мостовых кранов.

Электронный регулятор частоты

Быстрый прогресс, достигнутый в полупроводниковой технологии, привел к созданию гораздо более эффективных и действенных средств изменения сетевых частот. На рисунке 3 показаны блок-схемы инверторных приводов.

Рисунок 3 Блок-схемы частотно-регулируемых приводов двигателя

Трехфазное питание сначала преобразуется в питание постоянного тока.Существует по крайней мере два обычных метода преобразования. Один из них — использовать фиксированную или неуправляемую схему выпрямителя, а другой — использовать схему управляемого выпрямителя. У каждого типа схемы есть свои достоинства и недостатки.

Неуправляемые выпрямители

Выходное напряжение от неуправляемой выпрямительной схемы (например, мостового выпрямителя) определяется входным напряжением переменного тока. Затем выходной сигнал постоянного тока подается на схему «прерыватель». Его функция состоит в том, чтобы включать и выключать постоянный ток со скоростью, превышающей основную частоту источника питания.Действие включения / выключения регулирует средний уровень постоянного напряжения, подаваемого на инвертор.

Рисунок 3 (a) показывает приблизительную прямоугольную форму выходного сигнала прерывателя. Затем он проходит через схему фильтра, чтобы удалить как можно больше переходных процессов и выбросов, насколько это экономически целесообразно, и затем становится входом в схему инвертора.

Управляемые выпрямители

Схема управляемого выпрямителя, такая как схема, использующая кремниевые выпрямители с фазовым управлением, имеет преимущества быстрого отклика, относительной дешевизны и способности поддерживать регенеративное действие при подаче энергии обратно в сеть.Его недостаток заключается в том, что он работает с запаздывающим коэффициентом мощности.

Поскольку постоянный ток от управляемого выпрямителя не нужно пропускать через цепь прерывателя, она имеет тенденцию быть менее сложной и, возможно, более эффективной схемой. Выход обычно фильтруется перед подачей в инверторную секцию (см. Рисунок 3 (b) ).

Для поддержания оптимальной производительности асинхронного двигателя переменного тока с источником переменного тока необходимо поддерживать расчетные условия магнитного потока в магнитной цепи асинхронного двигателя.Обычно это достигается путем обеспечения постоянного отношения напряжения питания к частоте. Любое изменение частоты должно сопровождаться изменением напряжения, а именно:

Фактический тип цепи и метод управления в значительной степени зависят от применения асинхронного двигателя. Необходимо выбрать баланс между желаемыми факторами скорости, крутящего момента и мощности.

Другие вовлеченные факторы — это тип цепей в блоке и то, посылает ли конечный выход сигнал о своей собственной работе на вход блока для контроля и самонастройки блока.

Резюме:

A. Инвертор управляет выходной частотой.
B. Напряжение двигателя задается напряжением промежуточного контура.
C. Можно управлять другими параметрами, такими как ток, минимальная и максимальная скорость компенсации скольжения и скольжения.
D. Повышение и понижение ускорения и пускового тока можно контролировать.

Рисунок 4 Типовой электронный блок управления частотой для асинхронного двигателя

Способы управления скоростью асинхронного двигателя перечислены в Таблице 1 .

Таблица 1 Методы регулирования скорости асинхронного двигателя

Тип двигателя Характеристика скорости, без нагрузки до полной нагрузки Метод управления скоростью
AC, короткозамкнутый, многоскоростной Падение скорости до 5% от двух или более начальных скоростей Смена полюсов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

© 2011-2021 Компания "Кондиционеры"