Асинхронный однофазный двигатель регулировка оборотов

Эксплуатация электрических машин и аппаратуры — Регулировка скорости вращения асинхронных двигателей

Содержание материала

Скорость вращения ротора асинхронного двигателя выражают формулой:

Как видно, скорость вращения ротора двигателя можно регулировать, изменяя одну из трех величин: частоту питающей сети, скольжение или число пар полюсов.

Регулируют скорость вращения, изменяя частоту в короткозамкнутых и фазных двигателях. При плавном изменении питающей частоты изменяется скорость вращения магнитного потока и скорость вращения ротора.

Скорость вращения регулируют введением активного сопротивления в цепь ротора фазного двигателя. В цепь ротора вводят сопротивление регулировочного реостата, аналогичного пусковому реостату, рассчитанному на длительное протекание токов ротора.
При увеличении сопротивления в роторной цепи уменьшается ток ротора. Момент двигателя становится меньше тормозного момента, скорость вращения ротора уменьшается. Скольжение возрастает, э. д. с. увеличивается, что вызывает рост роторного тока до прежнего значения, чтобы обусловленный им момент двигателя был равен тормозному моменту, но при меньшей скорости вращения. Характеристики на рисунке 39 иллюстрируют регулирование скорости вращения ротора фазного двигателя.
Плавность регулирования скорости вращения ротора двигателя зависит от числа ступеней реостата. Используя жидкостный реостат, можно плавно регулировать скорость вращения ротора.
Этот способ регулирования неэкономичен. С уменьшением скорости движения ротора двигателя увеличиваются электрические потери в роторной цепи (в реостате). Заметно возрастают и потери мощности в стали ротора. С уменьшением скорости вращения ротора полезная мощность снижается, а потребляемая мощность практически не изменяется, а к. п. д. сильно уменьшается. В режиме холостого хода или при малой нагрузке введение активного сопротивления в цепь ротора не влияет на скорость вращения ротора двигателя.

Рис. 39. Изменение скоростей вращения фазного двигателя регулировочным реостатом.

Регулирование скорости вращения ротора изменением числа пар полюсов применимо для короткозамкнутых двигателей. В них число полюсов ротора всегда равно числу полюсов статора. При регулировании таким способом фазных двигателей изменение числа полюсов статорной обмотки одновременно необходимо соответственно переключать роторную обмотку, что сильно осложняет контактную систему ротора.
Число полюсов можно изменять ступенчато. Скорость вращения ротора двигателя будет изменяться также ступенчато. Число полюсов двигателя изменяют так. В пазы статора укладывают две независимые обмотки на разное число полюсов или одну обмотку с переключением числа полюсов.
В двухобмоточных многоскоростных двигателях при работе на той или иной скорости используется одна обмотка, вторая бездействует.

Наличие двух обмоток увеличивает размеры двигателя, а работа одной из двух обмоток ухудшает использование активных материалов. Делая каждую из обмоток двухобмоточного двигателя с переключением числа пар полюсов, можно расширить диапазон регулирования скорости вращения ротора.
В однообмоточном многоскоростном двигателе полностью используют обмотку статора при работе на каждой из скоростей. Наиболее просто число полюсов обмотки переключать при отношении 1 : 2, что достигается изменением направления токов в полуфазах.
На рисунке 40,а показана развернутая двухслойная обмотка с переключением числа пар полюсов при отношении 1:2 : z = 18; т — 3; 2р = 2/4.

Рис. 40. Развернутая схема двухскоростной обмотки (а) и схемы соединения фаз при большем и меньшем числе полюсов (б),

Шаг двухскоростной обмотки принимают меньше полюсного деления при малом числе полюсов и больше или равным полюсному делению при большем числе полюсов. Число катушек в катушечной группе берут равным числу пазов на полюс и фазу при меньшем числе полюсов. На рисунке 40, а стрелками показано распределение токов по катушечным группам при большем и меньшем числе полюсов обмотки. На рисунке 40, б показаны схемы соединения фаз обмотки при 2р = 4 и 2р — 2, то есть использована схема переключения «треугольник — двойная звезда» (Δ//λλ); она допускает наименьшее (6) число выводных концов. Переброска двух проводов от питающей сети необходима для сохранения вращения ротора двигателя на одной и другой скоростях. Двухскоростной двигатель с шестью выводами можно переключать по схеме звезда — двойная звезда. Двухскоростные двигатели со схемами переключения относятся к двигателям с постоянным моментом, то есть по условиям нагрева двигатель способен развивать одинаковый момент на обеих скоростях вращения ротора.
Двухскоростной двигатель со схемой переключения обмотки «звезда — звезда» с девятью выводами относится к двигателям с постоянной мощностью, то есть по условиям нагрева двигатель способен развивать одинаковую мощность при двух скоростях вращения ротора.
С увеличением ступеней регулирования скорости вращения растет число выводов, что очень усложняет конструкцию переключающего устройства. Обычно больше чем на четыре скорости многоскоростные двигатели не выполняют. Эти двигатели в сравнении с обычными имеют ряд недостатков: большие габариты, высокая стоимость, низкие энергетические показатели (к. п. д. и cos φ), громоздкое многоконтактное переключающее устройство.

Контроллеры скорости 220В

Регуляторы скорости асинхронных однофазных двигателей 220 В

Предлагаем малогабаритные мини-контроллеры для однофазных малогабаритных электродвигателей и мотор-редукторов со встроенным тахогенератором с питанием 220 В мощностью от 6 до 250 Вт. Блоки управления скоростью простые в подключении, надежные в эксплуатации, линейка контроллеров включает в себя самую распространенную панельную серию WX-P (изменение скорости потенциометром), контроллер с цифровым индикатором скорости типа WX-L (возможностью настройки времени разгона и торможения электромотора и некоторыми другими простыми настройками), регулятор скорости WX-K с возможностью управлять встроенным реле, работать на трёх предустановленных скоростях и другими функциями.

Также есть блок управления скоростью типа SS22 — вариант с креплением на DIN-рейку, универсальный для моторов до 300 Вт с внешним фазосдвигающим конденсатором. Потенциометр 20 кОм и панельная шкала входят в комплект поставки. Блок SK200E — аналог WX-K для монтажа на DIN-рейку, все функции те же самые, кроме встроенного электромагнитного реле (управление скоростью по сигналу 0-10 В, три предустановленные скорости).

Регуляторы скорости 220 В

Регуляторы оборотов асинхронных однофазных двигателей 220 В

Для однофазной системы управления все подобные регуляторы скорости требуют наличие встроенного в двигатель тахогенератора. Контроллер сравнивает текущее значение частоты вращения вала электродвигателя, определяемое при помощи тахогенератора, и требуемое значение скорости, устанавливаемое потенциометром либо внешним аналоговым сигналом, и в зависимости от этого регулирует обороты величиной питающего напряжения. Такая схема очень надежна, однофазные регуляторы скорости получили широкое распространение в самом различном оборудовании. Все предлагаемые блоки управления подходят только для электродвигателей и мотор-редукторов серий YT (регулируемые однофазные двигатели со встроенным тахогенератором) и YF (двигатель со встроенным тормозом и тахогенератором), для серии YS (такие же мотор-редукторы без тахогенератора) контроллеры не подходят, для как и для всех вариантов моторов с трехфазным питанием (с тормозом или без тормоза).

Для управления трехфазными двигателями и мотор-редукторами рекомендуем рассмотреть серию частотных преобразователей T13 с однофазным входом и трехфазным выходом.

Регуляторы скорости

Используются регулятор скорости для однофазных асинхронных двигателей для поддержания температуры в небольших системах. Купить любой регуляторы со скидкой и доставкой по России, можно оставив заявку на сайте или по телефону.

Регулятор скорости СРС1

Симисторный регулятор скорости СРС1 Симисторный регулятор скорости СРС1 для однофазных асинхронных двигателей. Работа регулятора основана на изменении выходного напряжения с помощью симистор

Регулятор скорости СРС2

Симисторный регулятор скорости СРС2 Симисторный регулятор скорости СРС2 для однофазных асинхронных двигателей. Работа регулятора основана на изменении выходного напряжения с помощью симистор

Регулятор скорости СРМ1

Симисторный регулятор скорости СРМ1 Симисторный регулятор скорости СРМ1 для однофазных асинхронных двигателей. Работа регулятора основана на изменении выходного напряжения с помощью симистор

Регулятор скорости СРМ2

Симисторный регулятор скорости СРМ2 Симисторный регулятор скорости СРМ2 для однофазных асинхронных двигателей. Работа регулятора основана на изменении выходного напряжения с помощью симистор

Регулятор скорости СРМ3

Симисторный регулятор скорости СРМ3 Симисторный регулятор скорости СРМ3 для однофазных асинхронных двигателей. Работа регулятора основана на изменении выходного напряжения с помощью симистор

Регулятор скорости СРМ4

Симисторный регулятор скорости СРМ4 Симисторный регулятор скорости СРМ4 для однофазных асинхронных двигателей. Работа регулятора основана на изменении выходного напряжения с помощью симистор

Регулятор скорости СРМ5

Симисторный регулятор скорости СРМ5 Симисторный регулятор скорости СРМ5 для однофазных асинхронных двигателей. Работа регулятора основана на изменении выходного напряжения с помощью симистор

Регулятор скорости СРМ7

Симисторный регулятор скорости СРМ7 Симисторный регулятор скорости СРМ7 для однофазных асинхронных двигателей. Работа регулятора основана на изменении выходного напряжения с помощью симистор

Регулятор скорости СРМ2,5Щ

Симисторный регулятор скорости СРМ2,5Щ Симисторный регулятор скорости СРМ2,5Щ для однофазных асинхронных двигателей предназначен для установки в щиты управления. Плавное регулирование ведетс

Регулятор скорости СРМ5Щ

Симисторный регулятор скорости СРМ5Щ Симисторный регулятор скорости СРМ5Щ для однофазных асинхронных двигателей предназначен для установки в щиты управления. Плавное регулирование ведется от

Регуляторы скорости для однофазных асинхронных двигателей

Симисторный регулятор скорости СРМ используют для того, чтобы обеспечить плавное регулирование в период активной работы однофазного асинхронного двигателя. Основной механизм работы основывается на регулировке величин напряжения на двигателях вентиляторов. Обеспечение регулировки происходит от минимальных возможных значений (при которых вентиляторы начинают обеспечивать стабильное вращение) до напряжения питающих сетей 220В.

Разрешается задействовать до нескольких вентиляторов в одновременном режиме, когда суммарные потребляемые токи не превышают предельно допустимых величин. Для того чтобы присоединить регуляторы скорости необходимо использовать зажим для гибкого провода. В отличие от той или иной модели используются провода с необходимым сечением, а также усиленная затяжка.

В зависимости от модели (СРМ W либо СРМ W/M) выходные цепи регуляторов имеют защиту от перегрузок, либо не имеют, где последние модели защищены от перегрузок. Первый вариант устройства сопровождается универсальной конструкцией, поскольку его использование допускается как во внутренних, так и при наружных монтажных работах.

Чтобы благополучным образом управлять значительным количеством электродвигателей, которые имеют внешний ротор, допускается использовать корректировку напряжения при питании. Это позволит отрегулировать скорость в период вращения представленного электродвигателя (значительная часть функций уточняется у изготовителя), для которых поставляют трансформаторный регулятор. Перечень устройств предлагается в разнообразных вариантах по типу исполнения.

Большинство устройств работает за счет пятиступенчатых переключателей, которые способны задавать необходимое напряжение. Многие регуляторы скорости имеют расширенные возможности, поскольку их оснащают важным функционалом, способным обеспечить полноценную защиту электродвигателей. Ключевыми достоинствами трансформаторного регулятора можно с уверенностью назвать обеспечение скорости при вращении без возникновения электромагнитных помех, которые могут повлиять на электродвигатели. Большая часть представленных устройств эксплуатируются в зоне, чувствительной к электромагнитным излучениям.

Основные достоинства устройства

Благодаря регулированию скорости за счет изменения величины напряжения уменьшаются потери мощности. При регулировке частот вращения за счет снижения чисел в полюсах, происходит ступенчатым образом. Эта методика идеально подойдет для специального многоскоростного двигателя, с наличием нескольких обмоток в неподвижных частях.

Сегодня асинхронные двигатели являются наиболее распространенными электроприводами для использования в технологическом оборудовании. Основное назначение представленных электромашин — регулярное вращение вала.

Имеется несколько методов регулировки:

• механический — вал подключается к редуктору, муфте и другому устройству;
• регулированием полюсов — изменением величин либо частот у питающих элементов у обмотки статоров.

При механическом регулировании усложняется кинематическая схема электроприводов, из-за чего случается потеря мощности и нерациональный расход электрической энергии. Более перспективным методом при регулировании скорости роторов будет являться преобразователь частот в питающем напряжении. Методика позволит обеспечить и сохранить механические характеристики во всех диапазонах и предоставить множество прочих достоинств.

Однофазный преобразователь частот

Однофазный асинхронный электродвигатель широко распространен в приводе насосного агрегата, вентилятора, а также маломощного станка. Чтобы обеспечить регулировку частот при вращении, представлены электрические машины, которые используют 2 ключевых метода:

• корректировка величин напряжения в питании;
• корректировка частоты питающего напряжения.

Получается, что управлять однофазным и трехфазным асинхронным электродвигателем при автоматической регулировке, в значительной степени легче и практичнее в сравнении с механическими способами.

Регулятор частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей

Регулятор частоты вращения существенно улучшает характеристики трехфазного асинхронного двигателя. Описываемое ниже устройство позволяет питать трехфазный двигатель от однофазной сети практически без потери мощности, регулировать пусковой момент, регулировать в широких пределах частоту вращения как на холостом ходу, так и при нагрузке, и главное — увеличивать максимальную частоту вращения больше номинальной. Предлагаемое устройство эксплуатируется с 3х фазным двигателем мощностью 120 Вт и номинальной частотой вращения 3000 об/мин. Как известно, существует несколько способов регулирования частоты вращения асинхронного двигателя — изменением питающего напряжения, нагрузки на валу, применением специальной обмотки ротора с регулируемым сопротивлением. Однако наиболее эффективным является частотное регулирование, поскольку оно позволяет сохранить энергетические характеристики и применить наиболее дешевые и надежные электродвигатели с короткозамкнутой обмоткой ротора — «беличьей клеткой».

На элементах DD1.1—DD1.3 собран задающий генератор с изменяемой в пределах 30. 800 Гц частотой. Регулируют частоту переменным резистором R3. Счетчик DD2, элемент И-НЕ DD1.4 и четыре элемента Исключающее ИЛИ DD3.1—DD3.4 входят в состав формирователя импульсов трехфазной последовательности (ФИТ), который преобразует постоянное напряжение в сигналы прямоугольной формы, сдвинутые по фазе на 120 град. На рис. приведены эпюры напряжения в характерных точках.

На транзисторах 1VT1—1VT6, 2VT1— 2VT6, 3VT1—3VT6 собраны три одинаковых усилителя, по одному на каждую фазу ТАД. На рис. 1 приведена схема только одного усилителя. Схемы остальных точно такие же. Рассмотрим работу одного из них (верхнего по схеме). Когда на выходе элемента DD3.2 появляется высокий уровень, открывается составной транзистор 1VT4, 1VT5, а выходной транзистор 1VT6 закрывается. Кроме того, высокий уровень поступает на вход транзисторной оптопары 1U1, в результате чего на ее выходе устанавливается низкий уровень, который закрывает составной транзистор 1VT1, 1VT2. Выходной транзистор 1VT3 открыт. Для развязки по напряжению транзисторы 1VT1, 1VT2 и 1VT4, 1VT5 питают от разных источников напряжением +10 В, а транзисторы 1VT3, 1VT6 — от источника напряжением +300 В. Диоды 1VD3, 1VD4, 1VD6, 1VD7 служат для более надежного закрывания выходных транзисторов.

Одно из главных условий нормальной работы транзисторов 1VT3 и 1VT6 — они не должны быть одновременно открыты. Для этого на вход составного транзистора 1VT1, 1VT2 управляющее напряжение поступает с выхода оптопары 1U1, что обеспечивает некоторую задержку его переключения (приблизительно 40 мкс). При появлении на входе оптопары высокого уровня начинает заряжаться конденсатор 1С2. Сигнал низкого уровня на входе оптопары не может мгновенно закрыть составной транзистор 1VT4, 1VT5, поскольку конденсатор 1С2, разряжаясь по цепи 1R3, эмиттерные переходы транзисторов, поддерживает его в течение около 140 мкс в открытом состоянии, а транзистор 1VT6 — в закрытом. Время выключения оптопары составляет примерно 100 мкс, поэтому транзистор 1VT3 закрывается раныие, чем транзистор 1VT6 открывается.

Диоды 1VD5, 1VD8 защищают выходные транзисторы от повышения напряжения при коммутации индуктивной нагрузки — обмоток ТАД, а также замыкают ток обмоток, когда напряжение на них изменяет свою полярность (при переключении транзисторов 1VT3, 1VT6). Например, после закрывания транзисторов 1VT3 и 2VT6 ток некоторое время проходит в прежнем направлении — от фазы А к фазе В, замыкаясь через диод 2VD5, источник питания, диод 1VD8, пока не уменьшится до нуля.

Последовательность переключения выходных транзисторов на примере фаз А и В

Когда транзисторы 1VT3 и 2VT6 открыты, ток протекает по цепи: источник +300 В, участок коллектор—эмиттер транзистора 1VT3, обмотки фазы А и фазы В, участок коллектор—эмиттер транзистора 2VT6. Когда эти транзисторы закрываются, a 1VT6 и 2VT3 открываются, ток протекает в противоположном направлении. Таким образом, на фазы А, В и С подаются импульсы напряжения прямоугольной формы со сдвигом по фазе 120 град. (рис. 2). Частота питающего ТАД напряжения определяется частотой переключения этих транзисторов. Благодаря поочередному открыванию транзисторов ток последовательно проходит по обмоткам статора АВ-АС-ВС-ВА-СА-СВ-АВ, что и создает вращающееся магнитное поле. Описанная выше схема построения выходных ступеней — трехфазная мостовая [1—3]. Ее достоинство заключается в том, что в фазном токе отсутствуют третьи гармонические составляющие.

Блок питания регулятора вырабатывает напряжения +5, +10 и +300 В. Напряжение +5 В, вырабатываемое стабилизатором на стабилитроне VD3 и транзисторе VT1, используется для питания микросхем DD1—DD3. Верхний по схеме составной транзистор каждого усилителя питается от отдельной обмотки сетевого трансформатора Т1 и отдельного мостового выпрямителя (WD1, 2VD1, 3VD1). Нижний составной транзистор всех усилителей — от обмотки II и диодного моста VD2. Для питания выходных транзисторов применен мост VD1 и LC-фильтр C2L1C3. Емкость конденсаторов С2 и СЗ выбирают исходя из мощности ТАД. Она должна быть не менее 20 мкФ при индуктивности дросселя 0,1 Гн.

В регуляторе можно применить постоянные резисторы МЛТ, ОМЛТ, ВС. Конденсатор С1 — любой, например, керамический К10-17-26, С2—С5, 1С1, 2С1, ЗС1 — любые оксидные. Дроссель L1 — самодельный. Его наматывают на Ш-образном магнито-проводе площадью поперечного сечения 4 см2. Обмотка содержит 120 витков провода ПЭВ 0,35. Дроссель можно исключить, но при этом придется увеличить емкость конденсаторов С2 и СЗ до 50 мкФ. Оптопары 1U1, 2U1, 3U1 можно использовать и другие, у которых время задержки включения не более 100 мкс, а напряжение изоляции не менее 400 В.

Основное требование к транзисторам — высокий и примерно одинаковый у всех коэффициент передачи тока (не менее 50). Транзисторы КТ315А могут быть заменимы на транзисторы серий КТ315, КТ312, КТ3102 с любыми буквенными индексами, а транзисторы КТ817А (VT1, 1VT2, 1VT5, 2VT2, 2VT5, 3VT2. 3VT5) — на КТ817 или КТ815 с любыми буквенными индексами. Вместо транзисторов КТ858А можно применить любые мощные с допустимым напряжением коллектор—эмиттер не менее 350 В и коэффициентом передачи тока не менее 50. Их следует установить на теплоот-воды площадью не менее 10 см2 каждый.

Однако при использовании электродвигателей мощностью более 200 Вт потребуются теплоотводы с большей площадью. Если мощность ТАД превышает 300 Вт, вместо выпрямителя КЦ409А необходимо собрать мост из отдельных диодов, рассчитанных на обратное напряжение более 400 В и соответствующий ток. Диоды 1VD5, 1VD8 подойдут любые с допустимым прямым импульсным током не менее 5 А и обратным напряжением не менее 400 В, например, КД226В или КД226Г. Трансформатор — любой мощностью не менее 15 Вт, имеющий четыре раздельные вторичные обмотки по 8. 9 В каждая.

При налаживании устройства сначала отключают напряжение +300 В и проверяют наличие всех сигналов в соответствии с рис. 2. Если необходимо, подборкой конденсатора С1 или резистора R2 добиваются изменения частоты на коллекторе транзистора 1VT2 (1VT5) в пределах 5. 130 Гц. Затем при отключенном ТАД вместо +300 В подают от внешнего источника напряжение +100. 150 В , замыкают коллектор и эмиттер транзистора 1VT2, коллектор и эмиттер транзистора 1VT5 (чтобы закрыть транзисторы 1VT3 и 1VT6) и измеряют ток в цепи коллектора транзистора 1VT3, который должен быть не более нескольких миллиампер — ток утечки выходных транзисторов.