Drehzahlregelung eines Induktionsmotors

Am gebräuchlichsten sind die folgenden Methoden zur Steuerung der Drehzahl eines Asynchronmotors: eine Änderung des zusätzlichen Widerstands des Rotorkreises, eine Änderung der der Statorwicklung zugeführten Spannung sowie eine Änderung der Frequenz der Versorgungsspannung B. das Umschalten der Polzahl.

Regelung der Drehzahl eines Induktionsmotors durch Einfügung von Widerständen in den Rotorkreis

Einführung Widerstände im Rotorkreis führt zu einer Erhöhung der Leistungsverluste und einer Verringerung der Drehzahl des Motorrotors aufgrund einer Erhöhung des Schlupfes, da n = nО (1 — s).

Feige. Aus 1 folgt, dass die Motordrehzahl abnimmt, wenn der Widerstand im Rotorkreis bei gleichem Drehmoment zunimmt.

Härte mechanische Eigenschaften nimmt mit abnehmender Drehzahl deutlich ab, was den Regelbereich auf (2 … 3) begrenzt: 1. Der Nachteil dieser Methode sind die erheblichen Energieverluste, die proportional zum Schlupf sind. Eine solche Anpassung ist nur möglich für Rotormotor. 

Regelung der Drehzahl eines Induktionsmotors durch Änderung der Statorspannung

Durch eine Änderung der an die Statorwicklung eines Asynchronmotors angelegten Spannung können Sie die Drehzahl mit relativ einfachen technischen Mitteln und Steuerungsschemata anpassen. Dazu wird ein Spannungsregler zwischen ein Wechselstromnetz mit einer Normspannung U1nom und den Stator des Elektromotors geschaltet.

Beim Anpassen der Geschwindigkeit Asynchronmotor Bei einer Änderung der an die Statorwicklung angelegten Spannung ändert sich das kritische Moment Mcr eines Asynchronmotors proportional zum Quadrat der an den Motor angelegten Spannung Uret (Abb. 3) und der Schlupf hängt nicht von Ureg ab.

Reis. 1. Mechanische Eigenschaften eines Induktionsmotors mit gewickeltem Rotor bei unterschiedlichen Widerständen der im Rotorkreis enthaltenen Widerstände

Reis. 2. Schema zur Regelung der Drehzahl eines Induktionsmotors durch Änderung der Statorspannung

Reis. 3. Mechanische Eigenschaften eines Induktionsmotors bei Änderung der an die Statorwicklungen angelegten Spannung

Wenn das Widerstandsmoment der angetriebenen Maschine größer ist Anlaufmoment des Elektromotors (Ms> Mstart), dann dreht sich der Motor nicht, daher ist es notwendig, ihn mit der Nennspannung Unenn oder im Leerlauf zu starten.

Somit ist es möglich, die Drehzahl von Käfigläufermotoren mit nur einer fächerartigen Belastung zu regeln. Darüber hinaus müssen spezielle Hochschlupfmotoren eingesetzt werden. Der Kontrollbereich ist klein, bis zu nkr.

Um die Spannung zu ändern, wenden Sie an dreiphasige Spartransformatoren und Thyristor-Spannungsregler.

Reis. 4.Schaltplan des Thyristor-Spannungsreglers eines Drehzahlregelsystems – Induktionsmotor (TRN – IM)

Regelung eines Asynchronmotors mit geschlossenem Regelkreis nach dem Thyristor-Spannungsreglerschema – der Elektromotor ermöglicht die Einstellung der Drehzahl eines Asynchronmotors mit erhöhtem Schlupf (solche Motoren werden in Lüftungsgeräten verwendet).

Regelung der Drehzahl eines Induktionsmotors durch Änderung der Frequenz der Versorgungsspannung

Da die Rotationsfrequenz des Statormagnetfelds no = 60e/p beträgt, kann die Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit des Induktionsmotors durch Änderung der Frequenz der Versorgungsspannung erfolgen.

Das Prinzip des Frequenzverfahrens zur Drehzahlregelung eines Asynchronmotors besteht darin, dass durch Änderung der Frequenz der Versorgungsspannung, entsprechend dem Ausdruck bei konstanter Polpaarzahl p, die Winkelgeschwindigkeit um die verändert werden kann Magnetfeld des Stators.

Diese Methode ermöglicht eine reibungslose Geschwindigkeitsregelung über einen weiten Bereich und die mechanischen Eigenschaften weisen eine hohe Steifigkeit auf.

Um eine hohe Energieleistung von Asynchronmotoren zu erreichen (Leistungskoeffizienten, Wirkungsgrad, Überlastfähigkeit), ist es notwendig, die Versorgungsspannung gleichzeitig mit der Frequenz zu ändern. Das Spannungsänderungsgesetz hängt von der Art des Belastungsmoments Ms ab. Bei konstanter Drehmomentbelastung muss die Statorspannung proportional zur Frequenz geregelt werden.

Ein schematisches Diagramm eines frequenzelektrischen Antriebs ist in Abb. dargestellt. 5, und die mechanischen Eigenschaften des frequenzabgestimmten IM sind in Abb. dargestellt. 6.

Reis. 5.Schema des Frequenzumrichters

Reis. 6. Mechanische Eigenschaften eines Asynchronmotors mit Frequenzregelung

Mit abnehmender Frequenz f nimmt das kritische Moment im Bereich niedriger Drehzahlen leicht ab. Dies ist auf eine Erhöhung des Einflusses des Wirkwiderstands der Statorwicklung bei gleichzeitiger Abnahme von Frequenz und Spannung zurückzuführen.

Mit der Frequenzregelung der Drehzahl eines Asynchronmotors können Sie die Drehzahl im Bereich (20 bis 30) ändern: 1. Die Frequenzmethode ist die vielversprechendste Methode zur Regelung eines Asynchronmotors mit einem Rotor in einem Käfigläufer. Die Leistungsverluste sind bei dieser Anordnung gering, da die Schlupfverluste minimal sind.

Die modernsten Frequenzumrichter sind nach dem Doppelwandlungsschema gebaut. Sie bestehen aus folgenden Hauptteilen: Zwischenkreis (ungeregelter Gleichrichter), Pulswechselrichter und Steuerung.

Der Zwischenkreis besteht aus einem ungeregelten Gleichrichter und einem Filter. Die Wechselspannung des Versorgungsnetzes wird in eine Gleichspannung umgewandelt.

Der Leistungs-Dreiphasen-Pulswechselrichter enthält sechs Transistorschalter. Jede Motorwicklung ist über ihren entsprechenden Schalter mit den positiven und negativen Anschlüssen des Gleichrichters verbunden. Der Wechselrichter wandelt die gleichgerichtete Spannung in eine dreiphasige Wechselspannung der gewünschten Frequenz und Amplitude um, die an die Statorwicklungen des Elektromotors angelegt wird.

In den Endstufen des Wechselrichters werden Leistungsschalter als Schalter eingesetzt. IGBT-Transistoren… Im Vergleich zu Thyristoren haben sie eine höhere Schaltfrequenz, wodurch sie ein sinusförmiges Ausgangssignal mit minimaler Verzerrung erzeugen können.Regelung der Ausgangsfrequenz. Die Ausgangs- und Ausgangsspannungen werden durch Hochfrequenz realisiert Pulsweitenmodulation.

Steuerung der Schaltgeschwindigkeit eines Induktionsmotors. Polpaar

Eine stufenweise Geschwindigkeitsregelung kann über Sonderfunktionen erfolgen Käfigläufer-Induktionsmotoren mit mehreren Drehzahlen. 

Aus dem Ausdruck no = 60e/ p folgt, dass sich bei Änderung der Polpaarzahl p mechanische Eigenschaften mit unterschiedlichen Drehzahlen für das Magnetfeld des Stators ergeben. Da der Wert von p durch ganze Zahlen bestimmt wird, erfolgt der Übergang von einem Merkmal zum anderen im Anpassungsprozess schrittweise.

Es gibt zwei Möglichkeiten, die Polpaarzahl zu ändern. Im ersten Fall werden zwei Wicklungen mit unterschiedlicher Polzahl in den Nuten des Stators platziert. Wenn sich die Geschwindigkeit ändert, wird eine der Wicklungen mit dem Netzwerk verbunden. Im zweiten Fall besteht die Wicklung jeder Phase aus zwei Teilen, die parallel oder in Reihe geschaltet sind. In diesem Fall ändert sich die Polpaarzahl um den Faktor zwei.

Reis. 7. Schemata zum Schalten der Wicklungen eines Asynchronmotors: a – von einem Einzelstern zu einem Doppelstern; b – vom Dreieck zum Doppelstern

Die Geschwindigkeitsregelung durch Änderung der Polpaarzahl ist wirtschaftlich und die mechanischen Eigenschaften erhalten die Steifigkeit. Der Nachteil dieser Methode ist die stufenartige Drehzahländerung des Käfigläufer-Induktionsmotors. Motoren mit zwei Geschwindigkeiten sind mit 4/2, 8/4, 12/6 Polen erhältlich. Der 12/8/6/4-polige Viergang-Elektromotor verfügt über zwei Schaltwicklungen.

Verwendete Materialien aus dem Buch Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Elektrische Ausrüstung landwirtschaftlicher Betriebe.