Üç fazlı motor kontrolü, motor hız kontrol yöntemleri

Asenkron motorların kontrolü parametrik, yani makine devrelerinin parametrelerini değiştirerek veya ayrı bir dönüştürücü ile yapılabilir.

parametrik kontrol

Kritik kayma, stator devresinin aktif direncine zayıf bir şekilde bağlıdır. Stator devresine ek direnç eklendiğinde, değer biraz düşer. Maksimum tork önemli ölçüde azaltılabilir. Sonuç olarak, mekanik karakteristik Şekil 1'de gösterilen formu alacaktır. 1.

Pirinç. 1. Birincil ve ikincil devrenin parametrelerini değiştirirken asenkron motorun mekanik özellikleri: 1 - doğal, 2 ve 3 - stator devresine ek aktif ve endüktif direnç eklenmesiyle

Motorun doğal karakteristiği ile karşılaştırıldığında, stator devresine ek direnç eklenmesinin hız üzerinde çok az etkisi olduğu sonucuna varabiliriz. Sabit statik torkta hız biraz düşecektir.Bu nedenle, bu oran kontrol yöntemi verimsizdir ve bu en basit sürümde kullanılmaz.

Stator devresine endüktif direnç vermek de etkisizdir. Kritik kayma da biraz azalacak ve sürtünmedeki artış nedeniyle motor torku önemli ölçüde azalacaktır. Karşılık gelen mekanik özellik aynı şekilde gösterilmektedir. 1.

Bazen stator devresine ek bir direnç eklenir. ani akımları sınırlamak için… Bu durumda, ek endüktif direnç olarak genellikle bobinler kullanılır ve aktif olanlar olarak tristörler kullanılır (Şekil 2).

Pirinç. 2. Stator devresine tristörler dahil

Bununla birlikte, bunun sadece kritik değil, aynı zamanda önemli ölçüde azalttığı unutulmamalıdır. motor çalıştırma torku (c = 1'de), bu, bu koşullar altında başlatmanın yalnızca küçük bir statik momentle mümkün olduğu anlamına gelir. Rotor devresine ilave direncin eklenmesi elbette ki sadece sargı rotorlu bir motor için mümkündür.

Rotor devresindeki ek endüktif direnç, stator devresine verildiği zamanki motorun hızı üzerinde aynı etkiye sahiptir.

Uygulamada, bir rotor devresinde endüktif direncin kullanılması, değişken bir frekansta - 50 Hz'den birkaç hertz'e ve bazen bir hertz'in kesirlerinde - çalışması gerektiğinden son derece zordur. Bu koşullar altında bir jikle oluşturmak çok zordur.

Düşük frekansta, indüktörün aktif direnci esas olarak etkilenir. Yukarıdaki hususlara dayanarak, rotor devresindeki endüktif direnç asla hız kontrolü için kullanılmaz.

Parametrik hız kontrolünün en etkili yolu, rotor devresine ek aktif direnç eklemektir. Bu bize sabit maksimum torka sahip bir özellikler ailesi verir. Bu özellikler akımı sınırlamak ve sabit bir torku korumak için kullanılır ve ayrıca hızı kontrol etmek için de kullanılabilir.

İncirde. 3, r2'yi değiştirerek nasıl olduğunu gösterir, yani. rext girişi, statik bir anda hızı geniş bir aralıkta nominalden sıfıra değiştirmek mümkündür. Ancak pratikte, hızı yalnızca statik momentin yeterince büyük değerleri için ayarlamak mümkündür.

Pirinç. 3. Rotor devresine ek direnç ekleyen bir asenkron motorun mekanik özellikleri

Neredeyse rölanti modunda düşük (Mo) değerlerinde, hız kontrol aralığı büyük ölçüde azalır ve hızı önemli ölçüde azaltmak için çok büyük ek dirençlerin getirilmesi gerekecektir.

Düşük hızlarda ve yüksek statik torklarda çalışırken, hız stabilitesinin yetersiz olacağı unutulmamalıdır, çünkü karakteristiklerin yüksek dikliği nedeniyle torktaki hafif dalgalanmalar, hızda önemli değişikliklere neden olacaktır.

Bazen, reosta bölümleri art arda çıkarılmadan motorun hızlanmasını sağlamak için, rotor halkalarına paralel olarak bir reosta ve bir endüktif bobin bağlanır (Şekil 4).

Pirinç. 4. Asenkron motorun rotor devresinde ek aktif ve endüktif direncin paralel bağlantısı

İlk çalıştırma anında, rotordaki akımın frekansı yüksek olduğunda, akım esas olarak reosta yoluyla kapatılır, yani.yeterince yüksek bir başlangıç ​​torku sağlayan büyük bir direnç aracılığıyla. Frekans düştükçe endüktif direnç azalır ve akım da endüktans üzerinden kapanmaya başlar.

Çalışma hızlarına ulaşıldığında, kayma küçük olduğunda, akım esas olarak düşük frekanstaki direnci sargı rev'inin elektrik direnci ile belirlenen indüktörden akar. Böylece, başlatma sırasında, ikincil devrenin dış direnci otomatik olarak sıfırdan sıfıra değiştirilir ve pratik olarak sabit torkta hızlanma gerçekleşir.

Parametrik kontrol doğal olarak büyük enerji kayıplarıyla ilişkilidir. Elektromanyetik enerji biçimindeki boşluktan statordan rotora iletilen ve genellikle sekonder devrenin büyük direnciyle mekanik enerjiye dönüştürülen kayma enerjisi esas olarak bu direnci ısıtmaya gider ve s = 1'de statordan rotora aktarılan tüm enerji ikincil devrenin reostalarında tüketilecektir (Şekil 5).

Pirinç. 5. Rotor devresine ek direnç getirerek asenkron motorun hızını ayarlarken ikincil devredeki kayıplar: I - motor miline iletilen faydalı güç bölgesi, II - ikincil devrenin dirençlerindeki kayıp bölgesi

Bu nedenle, parametrik kontrol esas olarak çalışan makine tarafından gerçekleştirilen teknolojik süreç sırasında kısa süreli hız azaltma için kullanılır.Yalnızca hız düzenleme işlemlerinin iş makinesinin çalıştırılması ve durdurulması ile birleştirildiği durumlarda, örneğin kaldırma tesislerinde, rotor devresine ek direncin eklenmesiyle parametrik kontrol, hız kontrolünün ana aracı olarak kullanılır.

Statora uygulanan voltajı değiştirerek hız regülasyonu

Bir endüksiyon motorunun hızını voltajı değiştirerek ayarlarken, mekanik özelliğin şekli değişmeden kalır ve momentler, voltajın karesiyle orantılı olarak azalır. Farklı gerilmelerdeki mekanik özellikler Şekil 1'de gösterilmektedir. 6. Gördüğünüz gibi, geleneksel motorların kullanılması durumunda hız kontrol aralığı çok sınırlıdır.

Pirinç. 6… Asenkron motorun hızının stator devresindeki voltajı değiştirerek düzenlenmesi

Yüksek kaymalı bir motorla biraz daha geniş bir aralık elde edilebilir. Ancak bu durumda mekanik özellikler diktir (Şekil 7) ve motorun kararlı çalışması ancak hız stabilizasyonu sağlayan kapalı bir sistem kullanılarak sağlanabilir.

Statik tork değiştiğinde, kontrol sistemi belirli bir hız seviyesini korur ve bir mekanik özellikten diğerine geçiş olur ve sonuç olarak kesik çizgilerle gösterilen özelliklerde çalışmaya devam eder.

Pirinç. 7. Kapalı bir sistemde stator voltajını ayarlarken mekanik özellikler

Sürücü aşırı yüklendiğinde motor, dönüştürücünün sağladığı olası maksimum gerilime karşılık gelen sınır karakteristiğine ulaşır ve yük daha da arttıkça hız bu özelliğe göre düşer. Düşük yükte dönüştürücü gerilimi sıfıra indiremezse AC karakteristiğine göre hız artışı olacaktır.

Manyetik amplifikatörler veya tristör dönüştürücüler genellikle voltaj kontrollü bir kaynak olarak kullanılır. Bir tristör dönüştürücü kullanılması durumunda (Şekil 8), ikincisi genellikle darbe modunda çalışır. Bu durumda, endüksiyon motorunun stator terminallerinde belirli bir hızı sağlamak için gerekli olan belirli bir ortalama voltaj korunur.

Pirinç. 8. Bir endüksiyon motorunun darbe hızı kontrol şeması

Motor stator terminallerindeki voltajı düzenlemek için, kesit sargılı bir transformatör veya otomatik transformatör kullanmak mümkün görünmektedir. Bununla birlikte, ayrı trafo bloklarının kullanılması çok yüksek maliyetlerle ilişkilidir ve gerekli düzenleme kalitesini sağlamaz, çünkü bu durumda yalnızca kademeli bir voltaj değişimi mümkündür ve bir bölüm anahtarlama cihazını bir bölüme sokmak pratik olarak imkansızdır. otomatik sistem. Ototransformatörler bazen güçlü motorların ani akımlarını sınırlamak için kullanılır.

Stator sargı bölümlerini farklı sayıda kutup çiftine çevirerek hız kontrolü

Teknolojik süreç sırasında farklı hız seviyelerinde çalışması gereken bir dizi üretim mekanizması vardır, ancak sorunsuz düzenlemeye gerek yoktur, ancak ayrık, kademeli, hız değişimine sahip bir sürücüye sahip olmak yeterlidir. Bu tür mekanizmalar, bazı metal işleme ve ağaç işleme makinelerini, asansörleri vb. içerir.

Sınırlı sayıda sabit dönme hızı elde edilebilir çok hızlı sincap kafesli motorlar, burada stator sargısı farklı sayıda kutup çiftine geçer. Bir sincap hücreli motorun sincap hücresi, stator kutup sayısına eşit kutup sayısını otomatik olarak oluşturur.

İki motor tasarımı kullanılır: her bir stator yuvasında çoklu sargılar ve farklı sayıda kutup çifti üretmek için bölümleri değiştirilen tek bir sargı.

Birkaç bağımsız stator sargısına sahip çok hızlı motorlar, teknik ve ekonomik açıdan tek sargılı çok hızlı motorlardan daha düşüktür. Çok sargılı motorlarda stator sargısı verimsiz kullanılır, stator yuvasının doldurulması yetersizdir, verim ve cosφ optimumun altındadır. Bu nedenle, ana dağıtım, sargıların farklı sayıda kutup çifti üzerinde anahtarlanmasıyla çok hızlı tek sargılı motorlardan elde edilir.

Bölümler arasında geçiş yaparken, stator deliğindeki MDS dağılımı değişir. Sonuç olarak, MDS'nin dönüş hızı ve dolayısıyla manyetik akı da değişir. En kolay yol, kutup çiftlerini 1: 2 oranında değiştirmektir. Bu durumda, her fazın sargıları iki bölüm şeklinde yapılır.Bölümlerden birinde akımın yönünü değiştirmek, kutup çifti sayısını yarıya indirmenizi sağlar.

Bölümleri sekiz ve dört kutuplu olarak anahtarlanan motorun stator sargısının devrelerini düşünün. İncirde. Şekil 9, basitlik için bir tek fazlı sargıyı göstermektedir. İki bölüm seri bağlandığında, yani birinci bölümün K1 sonu ikinci H2'nin başına bağlandığında sekiz kutup elde ederiz (Şekil 9, a).

İkinci bölümdeki akımın yönünü tersine değiştirirsek bobinin oluşturduğu kutup sayısı yarıya inecek ve dörde eşit olacaktır (Şekil 9, b). İkinci bölümdeki akımın yönü, jumper'ı K1, H2 terminallerinden K1, K2 terminallerine aktararak değiştirilebilir. Ayrıca bölümler paralel bağlanarak dört kutup elde edilebilir (Şekil 9, c).

Pirinç. 9. Stator sargısının anahtarlama bölümleri farklı sayıda kutup çiftine

Anahtarlamalı stator sargılarına sahip iki hızlı bir motorun mekanik özellikleri Şekil 1'de gösterilmektedir. on.

Pirinç. 10. Farklı sayıda kutup çiftinin stator sargısını değiştirirken endüksiyon motorunun mekanik özellikleri

Şema a'dan şema b'ye geçerken (Şek. 9), sabit motor gücü her iki hız seviyesinde de korunur (Şek. 10, a). İkinci vites seçeneğini kullanırken, motor aynı torku geliştirebilir. Sadece 1: 2 değil, aynı zamanda diğerleri için bir hız oranı sağlayan stator sargısının bölümlerini değiştirmek mümkündür. Endüstri, iki vitesli motorlara ek olarak, üç ve dört vitesli motorlar da üretiyor.

Üç fazlı motorların frekans kontrolü

Yukarıdan da anlaşılacağı gibi, endüksiyon motorunun hız regülasyonu son derece zordur. Karakteristiklerin yeterli sertliğini korurken geniş bir aralıkta sonsuz değişken hız kontrolü sadece kısmi kontrol ile mümkündür. Besleme akımının frekansını ve dolayısıyla manyetik alanın dönüş hızını değiştirerek, motor rotorunun dönüş hızını ayarlamak mümkündür.

Bununla birlikte, kurulumdaki frekansı kontrol etmek için, besleme şebekesinin 50 Hz'lik sabit frekans akımını geniş bir aralıkta yumuşak bir şekilde değişen değişken frekanslı bir akıma dönüştürebilen bir frekans dönüştürücüye ihtiyaç vardır.

Başlangıçta, elektrikli makinelerde dönüştürücü kullanma girişimleri oldu. Ancak senkron bir jeneratörden değişken frekanslı akım elde etmek için rotorunu değişken hızda döndürmek gerekir. Bu durumda, çalışan motorun hızını düzenleme görevleri, senkron jeneratörü dönüşte çalıştıran motora atanır.

Sabit bir dönme hızında değişken frekanslı bir akım üretebilen toplayıcı jeneratör de sorunun çözülmesine izin vermedi, çünkü önce onu uyarmak için değişken frekanslı bir akıma ihtiyaç var ve ikincisi, tüm AC toplayıcı makineler gibi. , toplayıcının normal komütasyonunun sağlanmasında büyük zorluklar ortaya çıkar.

Uygulamada, frekans kontrolü gelişiyle birlikte gelişmeye başlamıştır. yarı iletken cihazlar… Aynı zamanda, servo sistemlerde ve servo sürücülerde hem enerji santrallerini hem de yürütme motorlarını kontrol etmek için frekans dönüştürücüler oluşturmanın mümkün olduğu ortaya çıktı.

Bir frekans dönüştürücü tasarlamanın karmaşıklığının yanı sıra, aynı anda iki niceliği - frekans ve voltajı - kontrol etme ihtiyacı da vardır. Hızı azaltmak için frekans düştüğünde, EMF ve şebeke gerilimi dengesi ancak motorun manyetik akısı artırılarak sağlanabilir. Bu durumda manyetik devre doygunluğa ulaşacak ve doğrusal olmayan bir yasaya göre stator akımı yoğun bir şekilde artacaktır. Sonuç olarak, bir asenkron motorun sabit voltajda frekans kontrol modunda çalışması imkansızdır.

Manyetik akıyı değişmeden tutmak için frekansı azaltarak, aynı anda voltaj seviyesini de azaltmak gerekir. Bu nedenle, frekans kontrolünde iki kontrol kanalı kullanılmalıdır: frekans ve voltaj.

Pirinç. 11. Kontrollü frekans ve sabit manyetik akı gerilimi ile beslendiğinde endüksiyon motorunun mekanik özellikleri

Frekans kontrol sistemleri genellikle kapalı çevrim sistemler olarak oluşturulur ve bunlar hakkında daha fazla bilgi burada verilir: Asenkron motorun frekans regülasyonu