Pri zagonu elektromotorja poraba toka preseže 7-krat, kar prispeva k prezgodnji odpovedi električnih in mehanskih delov motorja. Da bi to preprečili, uporabite regulator hitrosti motorja. Obstaja veliko modelov tovarniškega načrta, toda če želite sami narediti takšno napravo, morate poznati načelo električnega motorja in kako nadzirati hitrost rotorja.

Splošne informacije

Električni motorji z izmenično napetostjo se pogosto uporabljajo na številnih področjih človeškega življenja, in sicer asinhroni modeli. Glavni namen motorja kot električnega stroja je pretvorba električne energije v mehansko energijo . Asinhrono v prevodu pomeni sočasno, saj je hitrost rotorja drugačna od frekvence izmenične napetosti (U) v statorju. Obstajata dve vrsti asinhronih motorjev po vrsti moči:

  1. Enofazna faza.
  2. Tri faze.

Enofazne se uporabljajo za potrebe gospodinjstev, trifazne pa se uporabljajo v proizvodnji. V trifaznih asinhronih motorjih (v nadaljevanju TAD) uporabljamo dve vrsti rotorjev:

  • zaprto;
  • faza.

Zaprti tokokrogi predstavljajo približno 95% vseh uporabljenih motorjev in imajo znatno moč (od 250 W in več). Fazni tip se strukturno razlikuje od krvnega tlaka, vendar se v primerjavi s prvim redko uporablja. Rotor je jeklena oblika valjaste oblike, ki je nameščena znotraj statorja, na njegovo površino pa je pritisnjeno jedro.

Kletka in fazni rotorji z veverico

Visoko prevodni baker (za stroje velike moči) ali aluminijaste palice (za stroje manjše moči) spajkani ali vgrajeni v površino jedra in kratki stik s koncev z dvema obročema igrajo vlogo elektromagnetov s drogovi, obrnjenimi proti statorju. Palice za navijanje nimajo nobene izolacije, saj je napetost v takšnem navitju enaka nič.

Pogosteje za palice motorjev aluminija srednje moči je značilna nizka gostota in visoka električna prevodnost.

Da bi zmanjšali višje harmonike elektromotorne sile (EMF) in izključili pulzacijo magnetnega polja, imajo palice rotorja na določen način izračunani kot nagiba glede na os vrtenja. Če se uporablja električni motor majhne moči, so utori zaprte konstrukcije, ki ločujejo rotor od reže, da bi povečali induktivno komponento upora.

Za rotor v obliki fazne izvedbe ali vrste je značilno navijanje, njegovi konci so povezani v obliki "zvezde" in pritrjeni na kontaktne obroče (na gredi), vzdolž katerih drsijo grafitne krtače. Za odpravo vrtinčnih tokov je površina navitij prekrita z oksidnim filmom. Poleg tega je v vezje navitja rotorja dodan upor, ki omogoča spreminjanje upora (R) vezja rotorja, da zmanjšate vhodne tokove (Ip). Vpadni tokovi negativno vplivajo na električne in mehanske dele elektromotorja. Spremenljivi upori, ki se uporabljajo za krmiljenje Ip:

  1. Kovina ali stopnica z ročnim premikom.
  2. Tekočina (zaradi potopitve v globino elektrod).

Krtače iz grafita se obrabijo, nekateri modeli pa so opremljeni s kratkim stikom, ki dvigne krtače in zapre obroče po zagonu motorja. HELLS s faznim rotorjem so bolj prilagodljivi v smislu uravnavanja Ip.

Funkcije oblikovanja

Indukcijski motor nima izrazitih polov, za razliko od enosmernega motorja. Število polov je določeno s številom tuljav v navitjih fiksnega dela (statorja) in načinom povezave. V asinhronem stroju s 4 tuljavami prehaja magnetni tok. Stator je izdelan iz listov iz posebnega jekla (električno jeklo), ki zmanjšujejo vrtložne tokove na nič, pri čemer pride do znatnega ogrevanja navitja. Pripelje do masivnega medobratnega vezja.

Železo ali jedro rotorja pritisnemo neposredno na gred. Med rotorjem in statorjem je najmanjša zračna reža. Navitje rotorja je izvedeno v obliki kletke za veverice in je narejeno iz bakrenih ali aluminijastih palic.

V elektromotorjih z močjo do 100 kW se uporablja aluminij, ki ima majhno gostoto - za vlivanje v utore jedra rotorja. Toda kljub takšni napravi se motorji te vrste segrejejo. Za rešitev te težave se uporabljajo ventilatorji za prisilno hlajenje, ki so nameščeni na gredi. Ti motorji so preprosti in zanesljivi. Vendar pa motorji med zagonom porabijo velik tok, 7-krat večji od nazivnega. Zaradi tega imajo nizek zagonski navor, saj večina energije električne energije gre na ogrevanje navitij.

Elektromotorji, ki imajo povečan zagonski navor, se razlikujejo od navadne asinhrone zasnove rotorja. Rotor je izdelan v obliki dvojne kletke za veverice. Ti modeli so podobni faznim vrstam izdelave rotorjev. Sestavljen je iz notranjih in zunanjih "vevericnih celic", pri čemer je zunanja začetna in ima veliko aktivno in majhno reaktivno R. Zunanja ima majhno aktivno in visoko reaktivno R. Ko se hitrost poveča, preklopim v notranjo celico in deluje kot rotor v kletki.

Načelo dela

Ko tečem vzdolž navitja statorja, v vsakem od njih nastane magnetni tok (F). Te f so premaknjene za 120 stopinj drug glede drugega. Dobljeni f se vrti, kar ustvarja elektromotorno silo (EMF) v aluminijastih ali bakrenih vodnikih. Kot rezultat tega nastane začetni magnetni moment elektromotorja in rotor se začne vrteti. Ta postopek se imenuje tudi v nekaterih virih zdrs (S), ki kaže razliko v frekvenci n1 elektromagnetnega polja zaganjalnika, ki postane večja od frekvence, dobljene z vrtenjem rotorja n2. Izračuna se v odstotkih in ima obliko: S = ((n1-n2) / n1) * 100%.

Vrednost S ob začetnem zagonu elektromotorja je približno 1, z naraščajočimi vrednostmi n2 pa postane manjša. V tem trenutku se jaz v rotorju zmanjšuje, zato EMF postane manjši od nazivne vrednosti. Pri prostem teku je S minimalen, vendar s povečanjem trenutka statične interakcije rotorja in statorja ta vrednost doseže kritično vrednost. Če velja naslednja neenakost: S> Scr, motor deluje normalno, če pa je vrednost Scr presežena, se lahko "prevrne". Prevračanje povzroči nestabilno delovanje, vendar sčasoma izgine.

Načini nastavitve hitrosti

Za preprečitev negativnih učinkov med zagonom je potrebno zmanjšati hitrost elektromotorja 220 V ali 380 V. Obstaja več načinov, kako to doseči:

  1. Sprememba vrednosti R verige rotorja.
  2. Spremenite U v navitju statorja.
  3. Spremenite frekvenco U.
  4. Preklapljanje pola.

Ko spremenite vrednost R dela rotorja s pomočjo dodatnih uporov, zmanjša hitrost, vendar se posledično moč zmanjša. Zato nastane znatna izguba električne energije. To vrsto regulacije je treba uporabiti za fazni rotor.

Pri spreminjanju vrednosti U na tuljavi statorja je možno mehansko ali električno krmiljenje hitrosti rotorja. V tem primeru se uporablja krmilnik U. Uporaba te metode vam omogoča, da ga uporabljate samo z vrsto obremenitve ventilatorja (na primer krmiljenje hitrosti ventilatorja 220v). Za vse ostale primere se uporabljajo trifazni avtomatski transformatorji, ki omogočajo gladko spreminjanje vrednosti U, ali tiristorski regulatorji.

Na podlagi formule odvisnosti vrtilne hitrosti od frekvence napajanja U je mogoče regulirati število vrtenja rotorja. Frekvenca vrtečega se magnetnega polja statorja izračuna po formuli: Nst = 60 * f / p (f je frekvenca trenutnega napajalnega omrežja, p je število polnih parov). Ta metoda zagotavlja možnost gladkega nadzora hitrosti vrtenja dela rotorja. Da bi dosegli visok izkoristek, je treba spremeniti frekvenco in U. Ta metoda je optimalna za motorje s kletko v kletki, saj so izgube moči minimalne. Obstajata dva načina za spreminjanje števila polnih parov:

  1. V statorju (v utorih) je treba položiti 2 navitja z različnim številom p.
  2. Navitje je sestavljeno iz dveh delov, vzporedno ali zaporedno povezanih.

Glavna pomanjkljivost te metode je vzdrževanje postopnega spreminjanja frekvence elektromotorja s kletko.

Vrste in izbirna merila

Če želite izbrati regulator, morate za določen primer voditi določene značilnosti. Med vsemi kriteriji lahko izberete naslednje:

  1. Po vrsti upravljanja. Za motorje z zbiralnikom se uporabljajo regulatorji z vektorskim ali skalarnim krmilnim sistemom.
  2. Moč je glavni parameter, na katerem morate graditi.
  3. U razpon.
  4. Po frekvenčnem območju. Izbrati morate model, ki ustreza uporabnikovim zahtevam za določen primer.
  5. Druge značilnosti, ki vključujejo garancijo, mere, opremo.

Poleg tega je regulator po formuli izbran močneje kot sam elektromotor: Preg = 1, 3 * Pmot (Preg, Pmot - moč regulatorja in motorja). Izbrati ga je treba za različne obsege U, saj ima vsestranskost pomembno vlogo.

Naprava tiristorja

V tem modelu, prikazanem na shemi 1, se uporabljajo 2 tiristorji, povezani v nasprotno vzporedno, čeprav jih je mogoče zamenjati z enim triakom.

Shema 1 - Nadzor hitrosti tiristorja kolektorskega motorja brez izgube moči.

To vezje regulira z odpiranjem ali zapiranjem tiristorjev (triac) med faznim prehodom skozi nevtral. Za pravilno krmiljenje kolektorskega motorja se uporabljajo naslednji načini spreminjanja vezja 1:

  1. Vgradnja zaščitnih tokokrogov LRC, sestavljenih iz kondenzatorjev, uporov in dušilcev.
  2. Dodajanje dovodne kapacitivnosti.
  3. Uporaba tiristorjev ali triakov, katerih tok presega nazivno vrednost motornega toka v območju od 3..8 krat.

Ta vrsta regulatorja ima prednosti in slabosti. Prvi vključujejo nizke stroške, majhno težo in velikost. Drugi naj vključuje naslednje:

  • uporaba za motorje majhne moči;
  • prihaja do hrupa in trepetanja motorja;
  • pri uporabi vezja na triacs-u konstanta U zadene motor.

Ta vrsta regulatorja je nameščena v ventilatorje, klimatske naprave, pralne stroje in električne vrtalnike. Kljub pomanjkljivostim svoje funkcije opravlja odlično.

Tip tranzistorjev

Drugo ime regulatorja tipa tranzistorja je avtotransformator ali krmilnik PWM (vezje 2). S pomočjo izhodne stopnje spremeni vrednost U glede na princip impulzne širine modulacije (PWM), ki uporablja tranzistorje, kot je IGBT.

Shema 2 - Regulator hitrosti tranzistorskih PWM.

Preklapljanje tranzistorjev se zgodi z visoko frekvenco in zaradi tega lahko spremenite širino impulza. Zato se bo spremenila tudi vrednost U: daljši kot je krajši in krajši je premor, višja je vrednost U in obratno. Pozitivni vidiki uporabe te sorte so naslednji:

  1. Majhna teža pri majhnih dimenzijah.
  2. Precej nizki stroški.
  3. Pri nizkih vrtljajih, brez hrupa.
  4. Krmiljenje zaradi nizkih vrednosti U (0..12 V).

Glavna pomanjkljivost aplikacije je, da razdalja do elektromotorja ne sme biti večja od 4 metrov.

Regulacija frekvence

Nadzor nad hitrostjo različnih vrst motorjev zaradi frekvence se pogosto uporablja. Pretvorba frekvenc zaseda vodilno mesto na prodajnem trgu naprav za nadzor hitrosti in izvajanje mehkega zagona. Zaradi svoje vsestranskosti lahko z električnim motorjem vplivamo na moč, zmogljivost in hitrost katere koli naprave. Te naprave se uporabljajo za enofazne in trifazne motorje. Uporabljajo se naslednje vrste frekvenčnih pretvornikov:

  1. Specializirani enofazni.
  2. Trifazni brez kondenzatorja.

Za nadzor hitrosti se uporablja kondenzator, ki je priložen navitjem enofaznega motorja (vezje 3). Ta frekvenčni pretvornik (IF) ima kapacitivni R, ki je odvisen od frekvence tekočega izmeničnega toka. Izhodna stopnja takšnega pretvornika je izvedena na IGBT tranzistorjih.

Shema 3 - Regulator frekvence hitrosti

Specializiran razsmernik ima svoje prednosti in slabosti. Prednosti so naslednje:

  1. Uravnavanje krvnega tlaka brez človekovega posredovanja.
  2. Stabilnost.
  3. Dodatne funkcije.

Možno je nadzorovati delovanje elektromotorja pod določenimi pogoji, pa tudi zaščito pred preobremenitvami in tokovi kratkega stika. Poleg tega je možno razširiti funkcionalnost s povezovanjem digitalnih senzorjev, nadziranjem parametrov delovanja in uporabo PID krmilnika. Slabosti vključujejo omejitve frekvenčnega nadzora in precej visoke stroške.

Za trifazne BP se uporabljajo tudi naprave za regulacijo frekvence (shema 4). Regulator ima na izhodu tri faze za priključitev elektromotorja.

Shema 4 - IF za trifazni motor.

Ta možnost ima tudi svoje prednosti in slabosti. Prvi vključujejo naslednje: nizki stroški, izbira moči, širok razpon frekvenčne regulacije, pa tudi vse prednosti enofaznih frekvenčnih pretvornikov. Med vsemi negativnimi stranmi lahko ločimo glavne: pred izbiro in ogrevanje med zagonom.

Izdelava naredi sam

Če ni možnosti, pa tudi želje po pridobitvi regulatorja tovarniškega tipa, potem ga lahko sestavite z lastnimi rokami. Čeprav so se regulatorji, kot je "tda1085", zelo dobro izkazali. Če želite to narediti, se morate seznaniti s teorijo in začeti vaditi. Sheme triačnega oblikovanja so zelo priljubljene, zlasti regulator hitrosti asinhronega motorja 220 V (shema 5). Naj bo enostavno. Odpravlja se na triak VT138, ki je za te namene zelo primeren.

Shema 5 - Preprost regulator hitrosti na triaku.

Ta regulator lahko uporabite tudi za nastavitev hitrosti 12-voltnega motorja enosmernega toka, saj je precej preprost in vsestranski. Zavoji so regulirani zaradi spremembe parametrov P1, ki določa fazo dohodnega signala, ki odpira triačni prehod.

Načelo delovanja je preprosto. Ko se motor zažene, se upočasni, induktivnost se spremeni na manjšo stran in prispeva k povečanju U v tokokrogu "R2-> P1-> C2". Z izpustom C2 se triac za nekaj časa odpre.

Obstaja še ena shema. Deluje na nekoliko drugačen način: z zagotavljanjem obratne vrste energije, ki je optimalno donosna. V vezje je vključen precej močan tiristor.

Shema 6 - Regulator tiristorja naprave.

Vezje je sestavljeno iz generatorja krmilnega signala, ojačevalnika, tiristorja in odseka vezja, ki deluje kot stabilizator za vrtenje rotorja.

Najbolj univerzalno vezje je regulator na triaku in dinistorju (vezje 7). Sposoben je nemoteno zmanjšati hitrost vrtenja gredi, nastaviti vzvratni motor (spremeniti smer vrtenja) in zmanjšati začetni tok.

Načelo delovanja vezja:

  1. C1 se obračuna do U razčlenitve dinistorja D1 do R2.
  2. D1 pri preboju odpre prehod triac D2, ki je odgovoren za nadzor bremena.

Napetost obremenitve je pri odpiranju D2 sorazmerna s frekvenčno komponento, odvisno od R2. Vezje se uporablja v sesalnikih. Vsebuje univerzalno elektronsko krmiljenje, pa tudi možnost, da enostavno priključite napajanje 380 V. Vse podrobnosti naj bodo na tiskanem vezju, izdelanem po tehnologiji laserskega železa (LUT). Podrobnosti o tehnologiji izdelave vezja najdete na internetu.

Tako je pri izbiri regulatorja hitrosti za elektromotor mogoče kupiti tovarniško ali ga izdelati sami. Izdelava domačega regulatorja je precej preprosta, saj če razumete načelo naprave, ga lahko enostavno sestavite. Poleg tega je treba pri nameščanju delov in pri delu z električno energijo upoštevati varnostna pravila.

Kategorija:

Tehnologija