Меню

Как уменьшить скорость вращения двигателя постоянного тока

Способы регулирования скорости вращения в двигателе постоянного тока

Страницы работы

Содержание работы

5.2 Способы регулирования скорости вращения в двигателе постоянного тока

Из анализа уравнения механической характеристики

следует, что скорость вращения якоря можно регулировать за счет скорости вращения якоря при холостом ходе или просадки по скорости.

В свою очередь, из скоростных характеристик следует, что скорость вращения якоря при холостом ходе можно регулировать изменением питающего напряжения обмотки якоря или изменением потока.

А просадку по скорости можно изменять за счет изменения сопротивления пускового реостата, включенного последовательно в цепь обмотки якоря и изменением потока.

Из чего следуют способы регулирования скорости вращения якоря в двигателе постоянного тока:

1. Изменением питающего напряжения обмотки якоря. Для реализации данного способа необходим преобразователь – управляемый выпрямитель.

2. Изменением потока – полюсное регулирование. Для реализации данного способа необходим управляемый выпрямитель для питания цепи обмотки возбуждения или изменением переменного сопротивления в цепи обмотки возбуждения.

3. Изменением сопротивления пускового реостата, включенного последовательно в цепь обмотки якоря – реостатное регулирование.

Регулирование скорости вращения якоря, изменением питающего напряжения обмотку якоря.

I зона регулирования

Предположим, двигатель постоянного тока с независимым возбуждением включен в сеть с номинальными напряжением якоря, напряжением обмотки возбуждения и работает на номинальную нагрузку, при этом якорь вращается с номинальной скоростью

Так как напряжение, питающее обмотку якоря, уже имеет номинальное значение, то увеличение напряжения якоря выше номинального – нецелесообразно.

Поэтому, регулирование скорости вращения якоря относительно номинальной изменением напряжения якоря — I зона регулирования.

В первой зоне регулирования изменение скорости вращения якоря всегда происходит за счет изменения напряжения якоря – напряжение якоря уменьшается ниже номинального значения.

Тогда из уравнения движения следует:

Из чего следует, что снижение напряжения якоря, которое привело к уменьшению момента электромагнитного и как следствие к уменьшению скорости вращения якоря. В свою очередь за счет свойства саморегулирования в двигателе постоянного тока уменьшение скорости вращения якоря привело к увеличению тока якоря и как следствие к увеличению момента электромагнитного. И скорость вращения якоря будет уменьшаться до тех пор, пока увеличивающийся момент электромагнитный опять не выровняется с моментом нагрузки. При этом якорь будет вращаться с установившейся скоростью, меньшей скорости номинальной.

На основании рассмотренных электромагнитных процессов построим семейство механических характеристик, соответствующих данному способу регулирования скорости вращения.

Достоинства данного способа:

1. Плавная регулировка скорости вращения якоря в широком диапазоне скоростей (ниже номинальных значений).

2. Изменение напряжения якоря не приводит к изменению жесткости механических характеристик.

Недостатки данного способа:

1. Уменьшение напряжения якоря приводит к уменьшению установленной мощности в двигателе постоянного тока и как следствие, к увеличению весогабаритного показателя на единицу установленной мощности.

Регулирование скорости вращения якоря, изменением потока.

Полюсное регулирование.

II зона регулирования.

Предположим, двигатель постоянного тока включен в сеть с номинальными напряжением якоря и напряжением обмотки возбуждения, работает на номинальную нагрузку, при этом якорь вращается с номинальной скоростью.

Так как питающее напряжение обмотку возбуждения имеет номинальное значение, при котором поток — номинальный, то из анализа вебер-амперной характеристики, нецелесообразно увеличивать напряжение возбуждения, ток возбуждения, так как изменение тока возбуждения приведет к незначительному изменению потока.

Из чего следует, что изменение потока за счет тока возбуждения целесообразно производить в сторону уменьшения.

Предположим, уменьшив питающее напряжение обмотку возбуждения или увеличив сопротивление в цепи обмотки возбуждения. С целью автоматического управления скоростью целесообразно уменьшить поток за счет питающего напряжения обмотку возбуждения.

Так как момент нагрузки и питающее напряжение обмотку якоря величины

постоянные, то уменьшение потока приведет

Так как влияние потока за счет тока возбуждения, который составляет единицы ампер, во много раз меньше на момент электромагнитный и момент нагрузки, чем влияние тока якоря, который составляет десятки-сотни ампер.

Из чего следует, что уменьшение потока, которое привело к увеличению тока якоря, в конечном итоге приведет к увеличению момента электромагнитного, что соответствует уравнению механической характеристики:

Так как при полюсном регулировании скорость вращения якоря изменяется в сторону увеличения относительно номинального значения – II зона регулирования.

Уменьшение потока за счет тока возбуждения, которое привело к увеличению момента электромагнитного и как следствие к увеличению скорости; в свою очередь увеличение скорости, которое приводит к уменьшению момента электромагнитного (процесс саморегулирования в двигателе постоянного тока) будет происходить до тех пор, пока уменьшающийся момент электромагнитный опять не выровняется с моментом нагрузки.

Из анализа электромагнитных процессов при полюсном регулировании следует:

1. при уменьшении потока скорость увеличивается за счет увеличения скорости идеального холостого хода

2. при уменьшении потока жесткость механической характеристики уменьшается

На основании рассмотренных электромагнитных процессов построим семейство механических характеристик, соответствующих данному способу регулирования скорости вращения.

Достоинства данного способа:

1. Слаботочной силовой частью в цепи обмотки возбуждения возникает возможность регулировать скорость вращения ротора в диапазоне выше номинальных значений.

2. Почти линейная зависимость между скоростью и потоком.

3. Плавная регулировка скорости вращения.

Недостатки данного способа:

1. Невозможность регулировки скорости в первой зоне, то есть ниже номинальных значений.

Данный способ в основном применяется для стабилизации скорости при изменении нагрузки на валу.

То есть если возникает необходимость в регулировании скорости в широком диапазоне скоростей и стабилизации с требуемой точностью на заданном уровне, то целесообразно применить двух зонное регулирование и стабилизацию:

I зона – за счет изменения питающего напряжения обмотку якоря, которое позволит обеспечить плавную регулировку в широком диапазоне скоростей.

II зона – за счет изменения потока, обеспечение стабилизации скорости.

Регулирование скорости вращения якоря, изменение сопротивления пускового реостата, включаемого последовательно в цепь обмотки якоря

Предположим, двигатель постоянного тока включен на номинальные напряжение якоря и напряжение возбуждения, работает на номинальную нагрузку, при этом ротор вращается с номинальной скоростью

Предположим, посредством электромеханических и ил механических коммутаторов увеличили сопротивление пускового реостата

Тогда за счет процесса саморегулирования – выравнивания момента электромагнитного и момента нагрузки за счет скорости

То есть увеличение сопротивления пускового реостата приведшее к уменьшению момента электромагнитного, и как следствие, к уменьшению скорости. В свою очередь, уменьшение скорости, которое приводит к увеличению момента электромагнитного, будет происходить до тех пор, пока опять момент электромагнитный не стане равен моменту нагрузки. При этом якорь будет вращаться с установившейся скоростью

На основании рассмотренных электромагнитных процессов построим семейство механических характеристик, соответствующих данному способу регулирования скорости вращения.

Изменение сопротивления пускового реостата не приводит к изменению скорости идеального холостого хода, а изменяет лишь просадку по скорости, то есть регулирование скорости за счет изменения сопротивления пускового реостата обусловлено изменением жесткости механических характеристик.

Читайте также:  Работа электрического тока по перемещению электрического заряда равна

Так как сопротивление пускового реостата включается в цепь обмотки якоря последовательно, то при введении сопротивления увеличиваются потери на сопротивлении, и как следствие, приводят к уменьшению установленной мощности двигателя постоянного тока, к увеличению массогабаритного показателя на единицу установленной мощности, и к уменьшению коэффициента полезного действия привода вцелом.

Достоинства данного способа:

1. плавная регулировка скорости вращения ротора в широком диапазоне скоростей.

Источник

Регулирование скорости двигателей постоянного тока

Регулирование скорости двигателей постоянного токаИз уравнения электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения следует, что возможны три способа регулирования его угловой скорости:

1) регулирование за счет изменения величины сопротивления реостата в цепи якоря,

2) регулирование за счет изменения потока возбуждения двигателя Ф,

3) регулирование за счет изменения подводимого к обмотке якоря двигателя напряжения U . Ток в цепи якоря I я и момент М, развиваемый двигателем, зависят только от величины нагрузки на его валу.

Рассмотрим первый способ регулирования скорости двигателя постоянного тока изменением сопротивления в цепи якоря . Схема включения двигателя для этого случая представлена на рис. 1 , а электромеханические и механические характеристики — на рис. 2 , а.

Схема включения двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Рис. 1. Схема включения двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Механические характеристики двигателя постоянного тока при различных сопротивлениях цепи якоря (а) и напряжениях (б)

Рис. 2. Механические характеристики двигателя постоянного тока при различных сопротивлениях цепи якоря (а) и напряжениях (б)

Изменяя сопротивление реостата в цепи якоря можно получить при номинальной нагрузке различные угловые скорости электродвигателя на искусственных характеристиках — ω1, ω2, ω3.

Проведем анализ данного способа регулирования угловой скорости двигателей постоянного тока с помощью основных технико-экономических показателей. Так как при данном способе регулирования изменяется жесткость характеристик в широких пределах, то при скоростях менее половины номинальной стабильность работы двигателя резко ухудшается. По этой причине диапазон регулирования скорости ограничен ( D = 2 — З).

Скорость при данном способе можно регулировать в сторону уменьшения от основной, о чем свидетельствуют электромеханические и механические характеристики. Высокую плавность регулирования трудно обеспечить, так как потребовалось бы значительное количество ступеней регулирования и соответственно большое число контакторов. Полное использование двигателя по току (нагреву) в этом случае достигается при регулировании с постоянным моментом нагрузки.

Недостатком рассматриваемого способа является наличие значительных потерь мощности при регулировании, которые пропорциональны относительному изменению угловой скорости. Достоинством рассмотренного способа регулирования угловой скорости являются простота и надежность схемы управления.

Учитывая большие потери в реостате при малых скоростях, данный способ регулирования скорости применяется для приводов с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы.

Регулирование скорости двигателей постоянного токаПри втором способе регулирование угловой скорости двигателей постоянного тока независимого возбуждения осуществляется изменением величины магнитного потока за счет введения в цепь обмотки возбуждения дополнительного реостата. При ослаблении потока угловая скорость двигателя как при нагрузке, так и при холостом ходе возрастает, а при усилении потока — уменьшается. Практически возможно изменение скорости только в сторону увеличения ввиду насыщения двигателя.

При увеличении скорости ослаблением потока допустимый момент двигателя постоянного тока изменяется по закону гиперболы, а мощность остается постоянной. Диапазон регулирования скорости для данного способа D = 2 — 4 .

Механические характеристики для различных значений потока двигателя приведены на рис. 2 , а и 2 , б, из которых видно, что характеристики в пределах номинального тока имеют высокую степень жесткости.

Обмотки возбуждения двигателей постоянного тока независимого возбуждения обладают значительной индуктивностью. Поэтому при ступенчатом изменении сопротивления реостата в цепи обмотки возбуждения ток, а следовательно, и поток будут изменяться по экспоненциальному закону. В связи с этим регулирование угловой скорости будет осуществляться плавно.

Существенными преимуществами данного способа регулирования скорости являются его простота и высокая экономичность.

Данный способ регулирования используют в приводах в качестве вспомогательного, обеспечивающего повышение скорости при холостом ходе механизма.

Третий способ регулирования скорости заключается в изменении напряжения, подводимого к обмотке якоря двигателя. Угловая скорость двигателя постоянного тока независимо от нагрузки изменяется прямо пропорционально напряжению, подводимому к якорю. Поскольку все регулировочные характеристики являются жесткими, а степень их жесткости остается для всех характеристик неизменной, работа двигателя является стабильной на всех угловых скоростях и, следовательно, обеспечивается широкий диапазон регулирования скорости независимо от нагрузки. Этот диапазон равен 10 и может быть расширен за счет специальных схем управления.

При данном способе угловую скорость можно уменьшать и увеличивать относительно основной. Повышение скорости ограничено возможностями источника энергии с регулируемым напряжением и U ном двигателя.

Если источник энергии обеспечивает возможность непрерывного изменения подводимого к двигателю напряжения, то регулирование скорости двигателя будет плавным.

Данный способ регулирования является экономичным, так-так регулирование угловой скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения осуществляется без дополнительных потерь мощности в силовой цепи якоря. По всем перечисленным выше показателям данный способ регулирования по сравнению с первым и вторым наилучший.

Источник

Как уменьшить частоту вращения электродвигателя

Некоторые ситуации требуют изменения оборотов двигателя от номинальных. Иногда требуется уменьшить обороты электродвигателя, потому что их увеличение негативно сказывается на подшипниковом аппарате. Способы изменения вращения зависят от модели электрической машины.

Характеристики электрических машин отличаются: постоянного и переменного тока, однофазные, трехфазные. Поэтому говорить нужно о каждом случае отдельно.

  • Простейший вариант
  • В цепи якоря
  • Для низкого напряжения
  • От сети
  • Коллекторные машины
  • Двухфазный двигатель
  • Обычные асинхронники
  • Измерения

    Простейший вариант

    Как уменьшить частоту вращения электродвигателяЛегче всего изменять обороты электродвигателя постоянного тока. Они меняются простым изменением напряжения питания. Причем неважно где: на якоре или на возбуждении, но это касается только маломощных машин с минимальной нагрузкой. В основном управление скоростью вращения производят по цепи якоря. Более того, здесь возможно реостатное регулирование, если мощность мотора небольшая, или есть довольно мощный реостат.

    Это самый неэкономичный вариант. Механические характеристики двигателя с независимым возбуждением самые невыгодные из-за больших потерь, результатом чего является падение механической мощности, КПД.

    Еще одна возможность – введение реостата в обмотку возбуждения. Рассматривая характеристики двигателя с независимым возбуждением, увидим, что регулирование скорости вращения возможно только в сторону увеличения оборотов. Это происходит ввиду насыщения обмотки.

    Итак, реостатное регулирование скорости вращения аппарата независимого возбуждения оправдано в системах с минимальной нагрузкой. Лучше всего, когда работа при таком включении буде периодической.

    В цепи якоря

    Как уменьшить частоту вращения электродвигателяЭто лучший вариант регулирования скорости мотора с независимым возбуждением. Частота вращения прямо пропорциональна подводимому к якорю напряжению. Механические характеристики не меняют своего угла наклона, а перемещаются параллельно друг другу.

    Для осуществления этой схемы нужно цепь якоря подключить к источнику напряжения, которое можно менять.

    Это возможно в электрических машинах малой или средней мощности. Двигатель большой мощности целесообразно подключить в схему с генератором напряжения независимого возбуждения.

    Читайте также:  Определите сопротивление проводника если при напряжении 120 в сила тока в нем 2 а

    Как уменьшить частоту вращения электродвигателя

    В качестве привода для генератора используют обычный трехфазный асинхронник. Чтобы уменьшить обороты, достаточно на якоре понизить напряжение. Оно меняется от номинального и вниз. Эта схема имеет название «двигатель-генератор». Таким образом можно менять параметры на двигателе 220в.

    Для низкого напряжения

    Управление агрегатами на 12в проще из-за более низкого напряжения и как следствие, более доступных деталей. Вариантов подобных схем множество, поэтому важно понять сам принцип.

    Такой двигатель имеет ротор, щеточный механизм и магниты. На выходе у него всего два провода, контролирование скорости идет по ним. Питание может быть 12, 24, 36в, или другое. Что нужно – это его менять. Лучше, когда в пределах от нуля до максимума. В более простых вариантах 12–0в не получится, другие варианты дают такую возможность.

    Кто-то паяет радиоэлементы навесным монтажом, кто-то набирает печатную плату – это уже зависит от желания и возможностей каждого человека.

    Как уменьшить частоту вращения электродвигателя

    Этот вариант подойдет, если точность неважна: например, вентилятор. Напряжение меняется от 0 до 12 вольт, пропорционально меняется крутящий момент.

    Другой вариант – со стабилизацией оборотов независимо от нагрузки на валу.

    Как уменьшить частоту вращения электродвигателя

    Питание 12 вольт, схема очень проста. Двигатель набирает обороты плавно, и также плавно их сбавляет так как напряжение на выходе меняется в пределах 12–0в. Как результат – можно убратькрутящий момент практически до нуля. Если потенциометр крутить в обратном направлении, мотор так же постепенно набирает обороты до максимума. Микросхема очень распространенная, ее характеристики тоже подробно описаны. Питание 12–18в.

    Есть еще один вариант, только это уже не для 12, а для 24в питания.

    Как уменьшить частоту вращения электродвигателя

    Двигатель постоянного тока, питание – переменное, так как стоит диодный мост. При желании можно мост выбросить и запитывать постоянкой от своего блока питания.

    От сети

    Однофазные электродвигатели переменного тока также позволяют регулировать вращение ротора.

    Коллекторные машины

    Как уменьшить частоту вращения электродвигателяТакие моторы стоят на электродрелях, электролобзиках и другом инструменте. Чтобы уменьшить или увеличить обороты, достаточно, как и в предыдущих случаях, изменять напряжение питания. Для этой цели также есть свои решения.

    Конструкция подключается непосредственно к сети. Регулировочный элемент – симистор, управление которого осуществляется динистором. Симистор ставится на теплоотвод, максимальная мощность нагрузки – 600 Вт.

    Если есть подходящий ЛАТР, можно все это делать при помощи его.

    Двухфазный двигатель

    Как уменьшить частоту вращения электродвигателяАппарат, имеющий две обмотки – пусковую и рабочую, по своему принципу является двухфазным. В отличие от трехфазного имеет возможность менять скорость ротора. Характеристика крутящегося магнитного поля у него не круговая, а эллиптическая, что обусловлено его устройством.

    Есть две возможности контролирования числа оборотов:

    1. Менять амплитуду напряжения питания (Uy);
    2. Фазное – меняем емкость конденсатора.

    Такие агрегаты широко распространены в быту и на производстве.

    Обычные асинхронники

    Электрические машины трехфазного тока, несмотря на простоту в эксплуатации, обладают рядом характеристик, которые нужно учитывать. Если просто изменять питающее напряжение, будет в небольших пределах меняться момент, но не более. Чтобы в широких пределах регулировать обороты, необходимо довольно сложное оборудование, которое просто так собрать и наладить сложно и дорого.

    Как уменьшить частоту вращения электродвигателя

    Для этой цели промышленностью налажен выпуск частотных преобразователей, помогающих менять обороты электродвигателя в нужном диапазоне.

    Асинхронник набирает обороты в согласии с выставленными на частотнике параметрами, которые можно менять в широком диапазоне. Преобразователь – самое лучшее решение для таких двигателей.

    Измерения

    Понятно, что число оборотов нужно как-то определять. Для этого используют тахометры. Они показывают число вращения на данный момент. Обычным мультиметром просто так измерить скорость не получится, разве что на автомобиле.

    Как видно, на электрических машинах можно менять различные параметры, подстраивая их под нужды производства и домашнего хозяйства.

    Электрика своими руками

    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 – инверторные частотные преобразователи. 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).

    Как уменьшить частоту вращения электродвигателя

    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.
    Читайте также:  Рисунок продольного разреза проводника с током

    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.

    И так, задача понизить частоту,
    Двигатель, 2,2 кВт, 380В, 2850 об/мин, звезда. наружу выходят три провода.
    Разобрал, изменил подключение на треугольник, подключил на одну фазу. Работает.
    Но, желательно было бы понизить обороты, раза в два, тысячи до полторы.
    Номинальной мощности мне все равно много, ее падение в два раза не парит ни сколько.

    На сколько мне известно, частоту можно изменить основными четырьмя способами:

    Изменить напряжение (тут боюсь, 110В его не вытянут)
    Редуктор (очень замудренно и сильно увеличивает занимаемую площать)
    Изменить кол-во полюсов (внутри только три полюса, подключением обмоток не прокатит)
    Изменить частоту питающей сети (само собой, частотники, это дорого)

    Об этом лекции можно не копипастить, поиском пользоваться умею.

    Смысл в другом. А что, если питание пропустить через диод?
    То есть, на одном полюсе урезать частоту?
    Были ли у кого-то подобные эксперименты?

    Источник

    

    Регулирование частоты вращения электродвигателей

    Подписка на рассылку

    • ВКонтакте
    • Facebook
    • ok
    • Twitter
    • YouTube
    • Instagram
    • Яндекс.Дзен
    • TikTok

    Порядка 70 % потребляемой промышленностью мощности, приходится на электропривод. Огромное разнообразие технологических процессов диктует свои правила, вследствие чего, появилась необходимость в изменении скорости вращения электродвигателя непосредственно во время технологического процесса. В данной статье мы раскроем различные способы регулирования скорости вращения электродвигателей.

    Параметры, изменив которые, мы изменим скорость двигателя переменного тока (ДПТ):

    • частота напряжения;
    • число пар полюсов;
    • величина напряжения;
    • добавочное сопротивление в цепи ротора;
    • вентильный каскад.

    Изменяемые параметры для ДПТ:

    • напряжение питания;
    • сопротивление цепи обмотки якоря;
    • магнитный поток.

    Методы регулирования частоты вращения электродвигателя

    Далее мы подробно рассмотрим эти способы и их применимость к различным типам электродвигателей.

    Частотное регулирование

    Наиболее эффективный, постоянно совершенствующийся способ.
    Применение: двигатели переменного тока (синхронные и асинхронные с кз ротором).
    Корректируя частоту питающего напряжения, мы изменим угловую скорость магнитного поля статора, следовательно, скорость двигателя в значительном диапазоне, имея достаточно жесткие механические характеристики. Для сохранения в норме коэффициента мощности и допустимости кратковременных перегрузок, меняя частоту, следует изменять и саму величину питающего напряжения.

    Характеристики для нагрузки с постоянным статическим моментом сопротивленияХарактеристики при статическом моменте нагрузки обратно пропорциональном угловой скорости вращения

    Преимущества способа:

    • обширный диапазон регулировки;
    • «жесткость» механических характеристик;
    • минимум потерь «скольжения», мощности.

    Недостаток — высокая стоимость (в последние годы становится менее актуально).

    Регулирование изменением числа пар полюсов

    Применение: т.к. промышленность не выпускает серийно синхронные двигатели с изменяемым количеством пар полюсов, будем считать, что способ актуален только для асинхронных двигателей (далее АД) с кз ротором.
    Способ реализуется изменением числа пар полюсов у обмоток. Этого можно добиться, изготовив двигатель с двумя независимыми обмотками. Но этот метод приводит к удорожанию конструкции и увеличению размеров машины. Поэтому наиболее выгодным является увеличение числа пар полюсов без использования второй независимой обмотки.
    Промышленностью выпускаются двухскоротсные, трёхскоростные и четырёхскоростные электродвигатели.

    Достоинства:

    • экономичность;
    • «жёсткие» механические характеристики.

    Недостатки:

    • ограниченное количество возможных скоростей;
    • ступенчатость переключения скоростей.

    Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения подводимого к обмоткам статора

    Изменение питающего напряжения

    Применение: асинхронные двигатели.

    Изменять напряжение на статоре можно, включая в его цепь резисторы (старый и неэкономичный способ), автотрансформаторы или тиристорные регуляторы.
    При регулировании скорости изменением напряжения, критический момент пропорционален квадрату подводимого напряжения. Снижается устойчивость к кратковременным перегрузкам и КПД, поэтому метод предпочтителен при «вентиляторной» нагрузке. Еще один недостаток — малый диапазон регулирования.

    Добавочное сопротивление в цепи ротора Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения подводимого к обмоткам статора

    Применение: АД с фазным ротором.
    При изменении сопротивления ротора прямо пропорционально изменяется скольжение. Но величина критического момента остается постоянной. Это позволяет подобрать сопротивления так, чтобы уравнять критический момент с пусковым, что благоприятно сказывается на пуске двигателя под нагрузкой.

    Достоинства способа:

    • простота реализации;
    • критический момент = const;

    Недостатки:

    • большие потери (при изменении скорости половина мощности тратится на выделение тепла);
    • малый диапазон;
    • «мягкие» механические характеристики.

    Механические характеристики электромеханического и электрического каскадовАсинхронный вентильный каскад

    Применение: АД с фазным ротором.

    Смысл регулирования каскадными схемами заключается в подаче в цепь ротора добавочной ЭДС. Изменяя добавочную ЭДС ротора, мы изменяем ток ротора, а значит его момент и скорость. Создать добавочную ЭДС, помимо устройства вентильного каскада, может и ДПТ — машинно-вентильный каскад.

    Достоинства:

    • Минимум сопутствующей силовой и контактной аппаратуры;
    • плавность регулировок;
    • малая мощность управления.

    Недостатки:

    • стоимость;
    • низкий коэффициент мощности;
    • плохая устойчивость к перегрузкам.

    Изменение напряжения питания якоря

    Применение: любые ДПТ.
    Способ можно использовать если источником электрической энергии является генератор. Реализовать от общей сети невозможно.

    Достоинства:

    • плавность регулировок;
    • простота пусков и торможений;
    • экономичность.

    Недостатки:

    • необходимость трехкратного преобразования энергии→низкий КПД;
    • три электрические машины в системе;
    • дорогая эксплуатация.

    Введение добавочного резистора в цепь якоря Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения

    Применение: любые ДПТ.

    Заключается в последовательном включении в цепь якоря регулировочного реостата. Но способ не получил распространения ввиду своей неэкономичности и плохого влияния на КПД двигателя, т.к. в цепи реостата теряется очень большое количество энергии.

    Регулирование изменением магнитного потока

    В цепь возбуждения двигателей параллельного и смешанного возбуждения подключается реостат. В машинах последовательного возбуждения изменение магнитного потока в обмотке возбуждения производится шунтированием этой обмотки регулируемым сопротивлением. Максимальная скорость вращения двигателя ограничивается лишь механической прочностью якоря. Скорость двигателя регулируется в диапазонах 2:1-5:1, в частных случаях 8-10:1.

    Преимущества:

    • минимальные потери→экономичность;
    • широкий диапазон регулирования

    Недостатки:

    • невозможно бесконечно уменьшать ток в обмотке возбуждения, двигатель уйдет «в разнос».

    Источник