Snelheidsregeling van een inductiemotor

De meest gebruikelijke zijn de volgende methoden om de snelheid van een asynchrone motor te regelen: een verandering in de extra weerstand van het rotorcircuit, een verandering in de spanning die wordt geleverd aan de statorwikkeling, een verandering in de frequentie van de voedingsspanning, evenals zoals het wisselen van het aantal polen.

Regeling van de snelheid van een inductiemotor door weerstanden in het rotorcircuit te introduceren

Invoering weerstanden in het rotorcircuit leidt tot een toename van vermogensverliezen en een afname van de snelheid van de motorrotor als gevolg van een toename van slip, aangezien n = nО (1 - s).

Afb. 1 volgt dat naarmate de weerstand in het rotorcircuit toeneemt bij hetzelfde koppel, het motortoerental afneemt.

Hardheid Mechanische eigenschappen neemt aanzienlijk af bij afnemende rotatiesnelheid, wat het regelbereik beperkt tot (2 — 3): 1. Het nadeel van deze methode zijn de aanzienlijke energieverliezen, die evenredig zijn met de slip. Een dergelijke aanpassing is alleen mogelijk voor rotor motor. 

Regeling van de rotatiesnelheid van een inductiemotor door de statorspanning te wijzigen

Een verandering in de spanning die wordt toegepast op de statorwikkeling van een asynchrone motor stelt u in staat om de snelheid aan te passen met behulp van relatief eenvoudige technische middelen en besturingsschema's. Hiervoor wordt een spanningsregelaar aangesloten tussen een wisselstroomnet met een standaardspanning U1nom en de stator van de elektromotor.

Bij het aanpassen van de snelheid asynchrone motor verandering in de spanning toegepast op de statorwikkeling, het kritieke moment Mcr asynchrone motor varieert evenredig met het kwadraat van de spanning toegepast op de motor Uret (Fig. 3) en de slip van Ureg is niet afhankelijk.

Rijst. 1. Mechanische kenmerken van een inductiemotor met een gewikkelde rotor bij verschillende weerstanden van weerstanden in het rotorcircuit

Rijst. 2. Schema voor het regelen van de snelheid van een inductiemotor door de statorspanning te wijzigen

Rijst. 3. Mechanische kenmerken van een inductiemotor bij het veranderen van de spanning die wordt toegepast op de statorwikkelingen

Als het weerstandsmoment van de aangedreven machine groter is aanloopkoppel van de elektromotor (Ms> Mstart), dan zal de motor niet draaien, dus het is noodzakelijk om hem te starten bij de nominale spanning Unom of bij inactiviteit.

Het is dus mogelijk om de rotatiesnelheid van kortsluitanker-inductiemotoren te regelen met alleen een ventilatorachtige belasting. Bovendien moeten speciale motoren met hoge slip worden gebruikt. Het regelbereik is klein, tot nkr.

Om de spanning te wijzigen, solliciteer driefasige autotransformatoren en thyristorspanningsregelaars.

Rijst. 4.Schema van de thyristor-spanningsregelaar van het snelheidsregelsysteem met gesloten lus - inductiemotor (TRN - IM)

Regeling met gesloten lus van een asynchrone motor gemaakt volgens het thyristor-spanningsregelaarschema - met de elektromotor kunt u de snelheid van een asynchrone motor met verhoogde slip aanpassen (dergelijke motoren worden gebruikt in ventilatie-eenheden).

Regeling van de rotatiesnelheid van een inductiemotor door de frequentie van de voedingsspanning te wijzigen

Aangezien de rotatiefrequentie van het magnetische veld van de stator nee = 60e/ p, kan de aanpassing van de rotatiesnelheid van de inductiemotor worden uitgevoerd door de frequentie van de voedingsspanning te wijzigen.

Het principe van de frequentiemethode voor het regelen van de snelheid van een asynchrone motor ligt in het feit dat door de frequentie van de voedingsspanning te veranderen, in overeenstemming met de uitdrukking met een constant aantal poolparen p, de hoeksnelheid kan worden veranderd door de magnetisch veld van de stator.

Deze methode zorgt voor een soepele snelheidsregeling over een breed bereik en de mechanische eigenschappen hebben een hoge stijfheid.

Om hoge energieprestaties van asynchrone motoren te verkrijgen (vermogenscoëfficiënten, efficiëntie, overbelastingscapaciteit), is het noodzakelijk om de voedingsspanning gelijktijdig met de frequentie te wijzigen. De wet van spanningsverandering hangt af van de aard van het laadmoment. Bij constante koppelbelasting moet de statorspanning proportioneel met de frequentie worden geregeld.

Een schematisch diagram van een frequentie-elektrische aandrijving wordt getoond in Fig. 5, en de mechanische kenmerken van de op frequentie afgestemde IM worden getoond in Fig. 6.

Rijst. 5.Schema van de frequentieomvormer

Rijst. 6. Mechanische kenmerken van een asynchrone motor met frequentieregeling

Naarmate de frequentie f afneemt, neemt het kritieke moment enigszins af in het gebied van lage rotatiesnelheden. Dit komt door een toename van de invloed van de actieve weerstand van de statorwikkeling met een gelijktijdige afname van frequentie en spanning.

Frequentieregeling asynchrone motorsnelheid stelt u in staat om de snelheid te wijzigen in het bereik (20 - 30): 1. De frequentiemethode is het meest veelbelovend voor het regelen van een asynchrone motor met een rotor in een eekhoornkooi. Vermogensverliezen zijn bij deze opstelling klein omdat slipverliezen minimaal zijn.

De modernste frequentieomvormers gebouwd volgens het dubbele conversieschema. Ze bestaan ​​uit de volgende hoofdonderdelen: DC-link (ongeregelde gelijkrichter), pulsstroomomvormer en besturingssysteem.

De DC-tussenkring bestaat uit een ongeregelde gelijkrichter en een filter. De wisselspanning van het voedingsnet wordt omgezet in een gelijkspanning.

De driefasige pulsomvormer met vermogen bevat zes transistorschakelaars. Elke motorwikkeling is via de bijbehorende schakelaar verbonden met de positieve en negatieve aansluitingen van de gelijkrichter. De omvormer zet de gelijkgerichte spanning om in een driefasige wisselspanning van de gewenste frequentie en amplitude, die wordt toegepast op de statorwikkelingen van de elektromotor.

In de uitgangstrappen van de omvormer worden vermogensschakelaars gebruikt als schakelaars. IGBT-transistors… Vergeleken met thyristors hebben ze een hogere schakelfrequentie, waardoor ze een sinusvormig uitgangssignaal kunnen produceren met minimale vervorming.Regeling van de uitgangsfrequentie De stroomafwaartse en uitgangsspanningen worden gerealiseerd door hoge frequentie pulsbreedtemodulatie.

Regelen van de schakelsnelheid van een inductiemotor Poolpaar

Getrapte snelheidsregeling kan worden uitgevoerd met behulp van speciaal eekhoornkooi inductiemotoren met meerdere snelheden. 

Uit de uitdrukking no = 60e/ p volgt dat wanneer het aantal poolparen p verandert, mechanische kenmerken met verschillende rotatiesnelheden worden verkregen voor het magnetische veld van de stator. Aangezien de waarde van p wordt bepaald door gehele getallen, is de overgang van het ene kenmerk naar het andere in het aanpassingsproces stapsgewijs.

Er zijn twee manieren om het aantal poolparen te wijzigen. In het eerste geval worden twee wikkelingen met een verschillend aantal polen in de sleuven van de stator geplaatst. Wanneer de snelheid verandert, is een van de wikkelingen verbonden met het netwerk.In het tweede geval bestaat de wikkeling van elke fase uit twee delen die parallel of in serie zijn geschakeld. In dit geval verandert het aantal poolparen met een factor twee.

Rijst. 7. Schema's voor het schakelen van de wikkelingen van een asynchrone motor: a - van een enkele ster naar een dubbele ster; b — van een driehoek naar een dubbelster

Snelheidsregeling door het aantal poolparen te wijzigen is economisch en de mechanische eigenschappen behouden de stijfheid. Het nadeel van deze methode is de trapachtige aard van de snelheidsverandering van de asynchrone motor met kooiankerrotor. Motoren met twee snelheden zijn verkrijgbaar met 4/2, 8/4, 12/6 polen. De 12/8/6/4-polige elektromotor met vier snelheden heeft twee schakelwikkelingen.

Gebruikte materialen uit het boek Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Elektrische uitrusting van landbouwbedrijven.