Регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя: Доступ с вашего IP-адреса временно ограничен — Авито

Способы регулирования скорости вращения вентиляторных двигателей

Ступенчатые регуляторы частоты вращения с использованием автотрансформаторов

Тиристорные (симисторные) регуляторы скорости вращения

Электронный автотрансформатор

Сравнение регуляторов частоты вращения вентилятора

Способы регулирования скорости вращения вентиляторных двигателей

При использовании вентиляторов часто возникает необходимость регулирования частоты вращения. В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума, настроить необходимую производительность притока или вытяжки.

На настоящий момент широко распространены способы регулирования частоты вращения при помощи изменения электрических параметров питания вентилятора:

• изменение напряжения питания двигателя;
• изменение частоты питающего напряжения.

Регулирование напряжением осуществляется понижением питающего напряжения вентилятора. Преимуществом регулирования частоты вращения вентилятора изменением напряжения питания в относительно невысокой стоимости устройств, работающих по такому принципу. Известны следующие виды устройств для регулирования оборотов вентилятора при помощи понижения напряжения питания:

• Ступенчатые регуляторы частоты вращения с использованием автотрансформаторов;
• Тиристорные регуляторы скорости вращения;
• Электронные автотрансформаторы.

Регулирование скорости понижением напряжения связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя. При этом обязательно выделяется энергия скольжения — из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя. При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности. Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой.

Регулирование вентилятора частотой питающего тока возможно осуществить при помощи частотного привода. У частотных приводов много преимуществ, но есть один существенный недостаток – их цена. Кроме того, они громоздки. Используемые в быту и для коммерческого использования вентиляторы обычно имеют невысокую цену. Вряд ли покупатель бытового вентилятора согласиться приобрести для него регулятор стоимостью, в десятки раз превышающую стоимость самого вентилятора. Поэтому в этой статье мы частотные приводы рассматривать не будем.

Ступенчатые регуляторы частоты вращения с использованием автотрансформаторов

Работа ступенчатых регуляторов скорости основана на использовании автотрансформаторов. Управление данными регуляторами осуществляется путем ступенчатого изменения напряжения питания. Регулирование скорости осуществляется вручную. Автотрансформатор — это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков.

На схеме изображён автотрансформатор T1, переключатель SW1, на который приходят отводы с разным напряжением, и двигатель М1.

Регулировка получается ступенчатой, обычно используют не более 5 ступеней регулирования.

К преимуществам использования ступенчатых автотрансформаторов можно отнести чистую синусоиду на выходе и высокую перегрузочную способность. К недостаткам  большую массу и габариты.

Примером регулятора частоты вращения со встроенным ступенчатым автотрансформатором является O’Erre RG 5 AR (на изображении выше). Данный регулятор позволяет включать вентилятор на 5-ти различных скоростях. Регулятор частоты вращения O’Erre RG 5 AR может управлять реверсивными вентиляторами. Также на него можно завести управление светом. Максимальная мощность подключаемого вентилятора 80 Вт. Регулятор RG 5 AR оснащен плавким предохранителем с номиналом 2 А-220 В.

Тиристорные (симисторные) регуляторы скорости вращения

В тиристорных регуляторах вращения используют принцип фазового управления, когда изменяется момент включения тиристоров относительно перехода сетевого напряжения через ноль. Для простоты обычно говорят, что изменяется выходное напряжение.

В данной схеме используются ключи — два тиристора, включённых встречно-параллельно (напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения) другими словами симистор. Схема управления регулирует момент открытия и закрытия тиристоров относительно фазового перехода через ноль, соответственно «отрезается» кусок вначале или, реже в конце волны напряжения. Таким образом, изменяется среднеквадратичное значение напряжения.

Есть ещё один способ регулирования — пропуск полупериодов волны напряжения, но при частоте в сети 50 Гц для двигателя это будет заметно — шумы и рывки при работе.

Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки — ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов (так называемые диммеры), однако для управления двигателями регуляторы модифицируют из-за особенностей индуктивной нагрузки:

• Установлен нижний порог напряжения подаваемого на двигатель вентилятора
• Мощность симистора выбирается так, чтобы его максимальный рабочий ток превышал рабочий ток вентилятора не менее, чем в 4 раза (при резистивной нагрузке в 2 А достаточно взять симистор также на 2 А).
• Предохранитель подбирается исходя из мощности электродвигателя (обычно максимальный ток предохранителя должен быть на 20% больше рабочего тока двигателя).
• Для более правильного формирования синусоиды установлен дополнительный фазосдвигающий демпфирующий конденсатор.
• Для уменьшения сетевых помех используется дополнительный конденсатор помехоподавления

К достоинствам тиристорных регуляторов можно отнести их малую стоимость, низкую массу и размеры. К недостаткам — использование для двигателей небольшой мощности, при работе возможен шум, треск, рывки двигателя, при использовании симисторов на двигатель попадает постоянное напряжение.  

Тиристорные (симисторные) регуляторы частоты вращения применяются с вентиляторами, имеющими однофазные двигатели со встроенной автоматической термозащитой. Электродвигатель должен быть спроектирован для работы с регуляторами подобного типа.

Примером симисторого регулятора частоты вращения вентилятора служит Soler & Palau Reb-1N. Этот регулятор выпускается как для скрытой установки в стандартный подрозетник, так и для открытого монтажа. Регулятор имеет встроенный плавкий предохранитель. Возможна регулировка минимальной скорости вентилятора. Включение/выключение через колесо регулировки. Максимальная мощность подключаемого вентилятора 220 Вт.

Электронный автотрансформатор

Электронный автотрансформатор – это транзисторный регулятор напряжения. Изменение напряжения осуществляется по принципу ШИМ (широтно-импульсная модуляция), а в выходном каскаде используются транзисторы — полевые или биполярные с изолированным затвором (IGBT). Выходные транзисторы коммутируются с высокой частотой (около 50 кГц), если при этом изменить ширину импульсов и пауз между ними, то изменится и результирующее напряжение на нагрузке. Чем короче импульс и длиннее паузы между ними, тем меньше в итоге напряжение и подводимая мощность. Для двигателя, на частоте в несколько десятков кГц, изменение ширины импульсов равносильно изменению напряжения.

Выходной каскад такой же, как и у частотного преобразователя, только для одной фазы — диодный выпрямитель и два транзистора вместо шести, а схема управления изменяет выходное напряжение.

Плюсы электронного автотрансформатора заключаются в его небольших габаритах и массе, невысокой стоимости, чистой синусоиде на выходе и отсутствием гула на низких оборотах.

Недостатком можно назвать небольшое расстояние от прибора до двигателя не более 5 метров (этот недостаток устраняется при использовании дистанционного регулятора).

Электронный автотрансформатор SB033 выполнен для установки на DIN-рейку. Регулятор имеет регулировку минимальной скорости вращения вентилятора. Работой регулятора можно управлять сигналом 0-10 В. Регулятор SB033 имеет реле статуса работы регулятора для подключения привода воздушной заслонки или калорифера. Светодиод на передней панели отображает статус работы или ошибки регулятора. Возможно подключение к SB033 ручки управления, которая устанавливается в стандартный подрозетник.

Сравнение регуляторов частоты вращения вентилятора

Источник: teplo-spb. ru

Ключевые слова: регуляторы частоты вращения вентилятора, вентиляторы

Управление частотным преобразователем, векторное, скалярное.

Компания Русэлком производит и поставляет преобразователи частоты для управления асинхронными двигателями. Поэтому для понимания принципа частотного управления рассмотрим более детально работу асинхронного двигателя и методы его частотного регулирования

Конструкция асинхронного двигателя схематически изображена на рис. 2. Двигатель состоит из неподвижной части, которая называется статор и подвижной (вращающейся) части называемой ротор.

В пазах статора уложены три группы обмоток А-В-С. Обмотки статора сдвинуты друг относительно друга в пространстве на угол 120°. Это является одним из двух обязательных условий для создания вращающегося магнитного поля статора.

Ротор двигателя изготовлен в виде цельного цилиндра из специальной электротехнической стали с короткозамкнутой обмоткой.

Рис.2. Схематический разрез асинхронного двигателя.

На обмотки статора от источника питания подается трехфазное напряжение uа, uв, uс с частотой

Напряжения uа, uв, uс сдвинуты друг относительно друга по фазе на 120°. Это является вторым обязательным условием для создания вращающегося магнитного поля статора.

При питании обмоток статора электрического двигателя трехфазным напряжением с частотой создается вращающееся магнитное поле. Угловая скорость вращения этого поля в радианах определяется по известной формуле

– число пар полюсов статора.

Переход от угловой скорости вращения поля измеряемой в радианах, к частоте вращения выраженной в оборотах в минуту, осуществляется по следующей формуле

где 60 – коэффициент пересчета размерности.

Подставив в это уравнение скорость вращения поля, получим, что

Из формулы видно, что частота вращения магнитного поля статора зависит от частоты напряжения питания и числа пар полюсов.

К примеру, в двигателе с одной парой полюсов при частоте питающего напряжения 50 Гц частота вращения магнитного поля равна 3000 об/мин.

В синхронном электрическом двигателе частота вращения ротора на установившемся режиме равна частоте вращения магнитного поля статора

В асинхронном электрическом двигателе частота вращения ротора на установившемся режиме отличается от частоты вращения на величину скольжения . Для примера в асинхронном двигателе с одной парой полюсов при частоте питающего напряжения 50 Гц и при скольжении 5% частота вращения ротора равна 2850 об/мин.

Таким образом, частота вращения ротора синхронного и асинхронного двигателей зависит от частоты напряжения питания.

На этой зависимости и основан метод частотного регулирования.

Изменяя с помощью преобразователя частоту на входе двигателя, мы регулируем частоту вращения ротора.

В наиболее распространенном частотно регулируемом приводе на основе асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяются скалярное и векторное частотное управление.

При скалярном управлении по определенному закону изменяют амплитуду и частоту приложенного к двигателю напряжения. Изменение частоты питающего напряжения приводит к отклонению от расчетных значений максимального и пускового моментов двигателя, к.п.д., коэффициента мощности. Поэтому для поддержания требуемых рабочих характеристик двигателя необходимо с изменением частоты одновременно соответственно изменять и амплитуду напряжения.

В существующих преобразователях частоты при скалярном управлении чаще всего поддерживается постоянным отношение максимального момента двигателя к моменту сопротивления на валу. То есть при изменении частоты амплитуда напряжения изменяется таким образом, что отношение максимального момента двигателя к текущему моменту нагрузки остается неизменным. Это отношение называется перегрузочная способность двигателя.

При постоянстве перегрузочной способности номинальные коэффициент мощности и к.п.д. двигателя на всем диапазоне регулирования частоты вращения практически не изменяются.

Максимальный момент, развиваемый двигателем, определяется следующей зависимостью

где — постоянный коэффициент.

Поэтому зависимость напряжения питания от частоты определяется характером нагрузки на валу электрического двигателя.

Для постоянного момента нагрузки поддерживается отношение U/f = const, и, по сути, обеспечивается постоянство максимального момента двигателя. Характер зависимости напряжения питания от частоты для случая с постоянным моментом нагрузки изображен на рис. 2. Угол наклона прямой на графике зависит от величин момента сопротивления и максимального крутящего момента двигателя.

Вместе с тем на малых частотах, начиная с некоторого значения частоты, максимальный момент двигателя начинает падать. Для компенсации этого и для увеличения пускового момента используется повышение уровня напряжения питания.

В случае вентиляторной нагрузки реализуется зависимость U/f² = const. Характер зависимости напряжения питания от частоты для этого случая показан на рис.3. При регулировании в области малых частот максимальный момент также уменьшается, но для данного типа нагрузки это некритично.

Используя зависимость максимального крутящего момента от напряжения и частоты, можно построить график U от f для любого типа нагрузки.

Важным достоинством скалярного метода является возможность одновременного управления группой электродвигателей.

Скалярное управление достаточно для большинства практических случаев применения частотно регулируемого электропривода с диапазоном регулирования частоты вращения двигателя до 1: 40.

Векторное управление позволяет существенно увеличить диапазон управления, точность регулирования, повысить быстродействие электропривода. Этот метод обеспечивает непосредственное управление вращающим моментом двигателя.

Вращающий момент определяется током статора, который создает возбуждающее магнитное поле. При непосредственном управлении моментом необходимо изменять кроме амплитуды и фазу статорного тока, то есть вектор тока. Этим и обусловлен термин «векторное управление».

Для управления вектором тока, а, следовательно, положением магнитного потока статора относительно вращающегося ротора требуется знать точное положение ротора в любой момент времени. Задача решается либо с помощью выносного датчика положения ротора, либо определением положения ротора путем вычислений по другим параметрам двигателя. В качестве этих параметров используются токи и напряжения статорных обмоток.

Менее дорогим является частотно регулируемый электропривод с векторным управлением без датчика обратной связи скорости, однако векторное управление при этом требует большого объема и высокой скорости вычислений от преобразователя частоты.

Кроме того, для непосредственного управления моментом при малых, близких к нулевым скоростям вращения работа частотно регулируемого электропривода без обратной связи по скорости невозможна.

Векторное управление с датчиком обратной связи скорости обеспечивает диапазон регулирования до 1:1000 и выше, точность регулирования по скорости – сотые доли процента, точность по моменту – единицы процентов.

В синхронном частотно регулируемом приводе применяются те же методы управления, что и в асинхронном.

Однако в чистом виде частотное регулирование частоты вращения синхронных двигателей применяется только при малых мощностях, когда нагрузочные моменты невелики, и мала инерция приводного механизма. При больших мощностях этим условиям полностью отвечает лишь привод с вентиляторной нагрузкой. В случаях с другими типами нагрузки двигатель может выпасть из синхронизма.

Для синхронных электроприводов большой мощности применяется метод частотного управления с самосинхронизацией, который исключает выпадение двигателя из синхронизма. Особенность метода состоит в том, что управление преобразователем частоты осуществляется в строгом соответствии с положением ротора двигателя.

Что такое регулирование скорости асинхронного двигателя?

Управление скоростью асинхронного двигателя. Асинхронный двигатель — это двигатель с постоянной скоростью, что в практическом смысле означает, что изменение скорости двигателя приблизительно мало по сравнению с общим уровнем нагрузки. Хотя скорость шунтирующей системы постоянного тока может быть слишком просто изменена с соответствующей эффективностью, падение скорости асинхронных двигателей может вызвать значительную потерю эффективности и снизить коэффициент мощности. Поскольку асинхронные двигатели широко используются в различных приложениях, регулирование скорости асинхронного двигателя является важным фактором.Итак, ниже в этом посте обсуждаются различные методы контроля скорости.

В нашей среде для общих целей используются несколько типов двигателей, от бытовых устройств до машинных систем в промышленных приложениях. В настоящее время электродвигатель является незаменимым и жизненно важным источником энергии во многих отраслях промышленности. Характеристики и функции, необходимые для этих двигателей, слишком широки.

Если вы рассматриваете проблему управления скоростью двигателей, доступных на рынке, шаговые и сервосистемы контролируют их скорость с шагом импульса, тогда как бесщеточные двигатели постоянного тока и асинхронные двигатели определяют скорость с помощью дополнительного резистора или источника постоянного напряжения.Например, трехфазная индукционная система — это, по сути, двигатель с фиксированной скоростью. Так что следить за его скоростью относительно сложно. Однако управление скоростью асинхронного двигателя используется для решения проблем снижения эффективности и повышения коэффициента электрической мощности.

(Ссылка: circuitglobe.com )

Этот пост представляет принцип управления скоростью, структуру и характеристики различных методов, которые могут относительно просто определять скорость, используя определенные схемы.Посетите здесь, чтобы подробно изучить управление скоростью асинхронного двигателя. Скорость асинхронного двигателя может быть исследована со стороны ротора и статора.

Управление скоростью асинхронного двигателя в зависимости от статора можно разделить на:

• Контроль U / f или регулятор частоты
• Вариация значений полюсов статора.
• Контроль напряжения питания.
• Добавление переменного реостата в систему статора

Управление скоростью индукционной системы в зависимости от стороны ротора классифицируется как:

• Использование дополнительного сопротивления на секции ротора
• Путь управления каскадом
• Подача ЭДС определенной частоты скольжения в секцию ротора

Согласно формуле крутящего момента асинхронного двигателя,

T = \ frac {{K} _ {1} s {E} _ {2} ^ {2} {R} _ {2}} {\ sqrt {({R} _ {2} ^ {2} + {(s {X} _ {2})} ^ {2})}} = \ frac {3} {2 \ pi {N} _ {s}} \ frac {s {E} _ {2} ^ { 2} {R} _ {2}} {\ sqrt {({R} _ {2} ^ {2} + {(s {X} _ {2})} ^ {2})}}

Сопротивление ротора R ₂ является фиксированным, и если значение (значения) скольжения довольно мало, член (sX ₂ ) ² также мал, что его можно удалить.Таким образом, T может быть связано с sE ₂ ² , где E ₂ — ЭДС, индуцированная в роторе, а E ₂ ∝ V.

Следовательно, T можно оценить на основе (sV ² ), что означает, что при уменьшении требуемого напряжения конечный крутящий момент падает. Следовательно, скольжение увеличивается, чтобы обеспечить тот же момент нагрузки с уменьшением напряжения, и, как результат, скорость уменьшается. Этот метод слишком прост и эффективен, но используется редко, поскольку для относительно небольшого изменения скорости требуется большое изменение выходного напряжения.

Другими словами, большое изменение конечного напряжения вызовет большое изменение плотности потока и нарушит магнитные состояния системы.

Синхронная скорость движущегося магнитного поля в асинхронном двигателе может быть рассчитана с помощью

{N} _ {s} = \ frac {120f} {P} (об / мин)

где f — частота системы, а P — количество полюсов статора.Синхронная скорость меняется с изменением частоты системы.

Реальная скорость асинхронного двигателя определяется следующим уравнением:

N = {N} _ {s} (1-s)

Хотя этот метод обычно не используется, его можно использовать, когда двигатель поддерживается внешним генератором (так что частота может быть просто изменена путем изменения скорости главного двигателя). Ток двигателя на более низкой частоте может увеличиваться в зависимости от значения реактивного сопротивления.И если частота повышается сверх стандартного значения, максимальный крутящий момент уменьшается, а скорость увеличивается.

В асинхронном двигателе ЭДС представлена ​​индукцией, как в трансформаторе, которая определяется как

E \ quad или \ quad V \ quad = \ quad 4.44 \ phi KTf \ quad или \ quad \ phi = \ frac {V} {4.44KTf}

В этом уравнении K — коэффициент обмотки, f — частота, а T — количество оборотов на фазу. Теперь, если мы изменим частоту, синхронная скорость также изменится, но с уменьшением частотного потока, и это изменение потока вызовет состояние насыщения в сердечниках ротора и статора.Следовательно, очень важно поддерживать постоянный поток, и это возможно только в том случае, если мы изменим напряжение. Таким образом, соотношение V / f должно оставаться постоянным. Это метод V / f. Мы должны подавать изменяемые напряжение и частоту для управления скоростью асинхронного двигателя методом V / f с использованием инвертора и преобразователя.

Это наиболее распространенное решение для управления скоростью асинхронного двигателя. Подобно описанному выше методу, если частота системы снижается при сохранении номинального напряжения источника, поток воздушного зазора будет насыщаться.Это вызовет дополнительный ток в статоре и искажение магнитного потока. Таким образом, напряжение статора должно уменьшаться с увеличением частоты, чтобы магнитный поток оставался постоянным.

Величина магнитного потока статора связана с напряжением статора и частотой системы. Таким образом, если скорость напряжения и частоты поддерживаются постоянными, магнитный поток также остается фиксированным. Развиваемый крутящий момент остается относительно постоянным, если V / F остается неизменным. Это решение обеспечивает большую эффективность во время выполнения. Таким образом, несколько типов скоростных приводов применяют режим постоянного напряжения / частоты (или переменную частоту на основе метода переменного напряжения) для управления скоростью асинхронного двигателя.Наряду с широким контролем скорости это решение также обеспечивает возможность плавного пуска.

Полюса статора можно изменять и проверять двумя способами, включая многосистемную обмотку (MSW) и модуляцию амплитуды полюса (PAM).

Мы поставляем две разделенные обмотки для этого метода управления скоростью асинхронного двигателя в статоре. Эти две конкретные обмотки электрически разделены друг от друга и имеют два различных числа полюсов.Применение конфигурации переключения на одной обмотке может обеспечить возможность регулирования скорости. Это решение имеет ряд недостатков, в том числе отсутствие плавного регулирования скорости. Кроме того, этот способ слишком дорог и менее эффективен из-за использования двух разных обмоток.

Наконец, этот метод можно использовать только для двигателей с короткозамкнутым ротором. Можно видеть, что рабочая скорость может быть изменена изменением полюсов статора из приведенной выше формулы синхронной скорости. Таким образом, этот метод обычно используется для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, поскольку ротор этого типа самовосстанавливается для любого числа полюсов.Изменение полюсов статора обеспечивается двумя или более специальными обмотками статора, изолированными для различного количества полюсов в одних и тех же секциях.

Например, система снабжена двумя 3-фазными обмотками, одна на 6 полюсов, а другая на 8 полюсов, чтобы обеспечить частоту 60 Гц.

1. i) можно рассчитать синхронную скорость по 6-полюсным обмоткам, Н _с = 120 * 60/6 = 1200 об / мин
2. ii) можно рассчитать синхронную скорость по 8-полюсным обмоткам, Н _с = 120 * 60/8 = 900 об / мин

Первичная синусоидальная волна MMF чередуется с другой конкретной волной MMF, включая другое количество полюсов в этом методе управления скоростью асинхронного двигателя.

Предположим, что f ₁ (θ) — это основная волна mmf асинхронного двигателя, скорость которой необходимо определить, f ₂ (θ) — волна mmf модуляции, P ₁ — количество полюсов системы, чья скорость должна отслеживаться, а P ₂ — количество полюсов вторичной волны.

{f} _ {1} (\ theta) = {F} _ {1} sin \ frac {{P} _ {1} \ theta} {2}

{f} _ {2} (\ theta) = {F} _ {2} sin \ frac {{P} _ {2} \ theta} {2}

Итак, мы можем получить результирующую модуляцию mmf-волны как:

{F} _ {r} (\ theta) = {F} _ {1} {F} _ {2} sin \ frac {{P} _ {1} \ theta} {2} sin \ frac {{P } _ {2} \ theta} {2}

Применяя синусоидальную формулу, мы наконец получим результирующую волну mmf как:

{F} _ {r} (\ theta) = {F} _ {1} {F} _ {2} \ frac {cos \ frac {({P} _ {1} — {P} _ {2} ) \ theta} {2} -cos \ frac {({P} _ {1} + {P} _ {2}) \ theta} {2}} {2}

Это означает, что результирующая волна ммс будет включать два различных числа полюсов, т.е.е;

{P} _ {11} = {P} _ {1} — {P} _ {2} \ quad и \ quad {P} _ {12} = {P} _ {1} + {P} _ { 2}

Следовательно, изменяя количество полюсов, мы можем просто изменять скорость и регулировать скорость асинхронного двигателя.

Этот метод очень похож на управление шунтирующим двигателем постоянного тока с использованием реостата якоря.

Управление реостатом ротора (Ссылка: lectric4u.com )

Однако это решение возможно только для асинхронных двигателей с контактным кольцом и требует внешнего сопротивления в роторе, что невозможно для других двигателей.

В этом методе используются два двигателя для регулирования скорости асинхронного двигателя. Оба двигателя установлены на одном валу, поэтому оба работают с одинаковой скоростью. Один двигатель поддерживается трехфазным источником, а другой двигатель питается от наведенной ЭДС от первого двигателя с токосъемными кольцами.Их конфигурация представлена ​​на следующей диаграмме.

Каскадная работа асинхронных двигателей (Ссылка: electricaleasy.com )

Если двигатель A предполагается в качестве основного двигателя, а двигатель B — в качестве вспомогательной системы, мы можем определить другие параметры следующим образом:

N _s1 : частота системы A, N _s2 : частота двигателя B, P ₁ : количество полюсов статора системы A, P ₂ : количество полюсов статора системы B, N : скорость системы, одинаковая для обоих двигателей, и f: частота источника питания.

Теперь мы можем определить скольжение двигателя A как:

{S} _ {1} = \ frac {{N} _ {S1} -N} {{N} _ {S1}}

Если частота создаваемой ротором ЭДС в системе A представлена ​​как f1 = S ₁ f, вспомогательная секция двигателя B поддерживается ЭДС, создаваемой в роторе, поэтому мы можем рассчитать скорость вторичной системы как:

{N} _ {S2} = \ frac {120 {f} _ {1}} {{P} _ {2}} = \ frac {120 {S} _ {f1}} {{P} _ {2 }}

Теперь мы можем положить значение S ₁ следующим образом и получить окончательное уравнение

{S} _ {1} = \ frac {{N} _ {S1} — {N}} {{N} _ {S1}}

Так;

{N} _ {S2} = \ frac {120f ({N} _ {S1} -N)} {{P} _ {2} {N} _ {S1}}

При нулевой нагрузке скорость вспомогательной части ротора равна синхронной скорости и N = N _с2 .Итак, из последних уравнений можно получить, что

{N} = \ frac {120f} {{{P} _ {1} + P} _ {2}}

С помощью этого решения можно обеспечить четыре конкретных скорости, а именно:

1. a) когда работает только система A, соответствующая скорость = N _с1 = 120f / P ₁
2. b) когда работает только система B, соответствующая скорость = N _с2 = 120f / P ₂
3. c) При применении метода коммутативного каскадирования скорость системы = N = 120f / (P ₁ + P ₂ )
4. d) При использовании метода дифференциального каскадирования скорость системы = N = 120f (P ₁ — P ₂ )

В этом методе управление скоростью асинхронного двигателя осуществляется путем подачи определенного напряжения на диаграмму ротора.Введенное напряжение (ЭДС) должно иметь частоту, равную частоте скольжения. Однако нет никаких ограничений для фазы этой ЭДС. Если введенная ЭДС имеет противоположную фазу с ротором, сопротивление системы улучшится. В противном случае, если подаваемое напряжение имеет ту же фазу, что и ротор, сопротивление уменьшится. В результате, изменяя фазу подаваемого напряжения, можно правильно применять управление скоростью асинхронного двигателя.

Метод впрыска ЭДС (Ссылка: circuitglobe.com)

Основным преимуществом этого решения является возможность широкого управления скоростью. Эта конкретная ЭДС может быть введена в систему с помощью различных шагов, таких как система Крамера, система Шербиуса и т. Д.

(PDF) ОБЗОР МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТЬЮ ИНДУКЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

ISSN: 2348 9510

International Journal Of Core Engineering & Management (IJCEM)

Volume 3, Issue 5, August 2016

123

 Интерфейс, преобразующий Кульминация нечеткого вывода в фактические входные данные для системы

называется дефаззификацией.В основном дефаззификация дает значительный результат в виде четкой логики

, основанной на соответствующих функциях принадлежности и нечетких наборах.

IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В этой статье рассмотрены возникновение и развитие методов управления скоростью, а также анализ их эффективности

на асинхронном двигателе. Сначала внимательно рассмотрены основные принципы регулирования скорости и произведено сравнение

. Позже показаны различные современные технологии и методически рассмотрены разработки

.Наконец, был сделан вывод, что за счет применения современного интеллектуального метода, такого как нечеткая логика

, улучшаются динамические характеристики двигателя, уменьшаются пульсации крутящего момента и магнитного потока статора.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Авторы выражают признательность за поддержку, оказанную Universiti Tenaga Nasional и всем лицам

, которые прямо или косвенно участвуют в этой работе.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Буя, Г., Касадей, Д. и Серра, Г. 1997. Прямое управление крутящим моментом асинхронных двигателей.IEEE Trans. Инд.

Заявл. Номер каталога 97TH8280, стр.130-137.

[2] Депенброк М. 1987. Прямое саморегулирование (DSC) индукционной машины с питанием от инвертора. IEEE Trans. Мощность

Elec. 3: 420-429.

[3] Guohanin, Xu, Z. 2010. Прямое управление крутящим моментом асинхронного двигателя на основе нечеткой логики. Proc. из

Int. Конф. на компьютере Engg. Technol. Vol. 4. С. 651-654.

[4] В. И. Ибрагим, М. Т. Раджа, Исмаил, М. Р. Газ Али, «Разработка привода с регулируемой скоростью для однофазного асинхронного двигателя

на основе управления частотой»,

[5] Mr.Аунг Зау Латт, д-р Ни Ни Вин, «Привод с регулируемой скоростью однофазного асинхронного двигателя с использованием метода управления частотой

», Международная конференция по образовательным технологиям и компьютерам, 2009 г.

[6] Д.С. Хендерсон, «Электроприводы с регулируемой скоростью. — Характеристики и применение Регулируемая частота

Основы управления (инверторы), рассмотрение применения », Бюллетень C870A.

[7] Теодор Вилиди, 1997 год. Электроприводы и энергосистема Prentice Hall, Inc.

[8] Фарзан Рашиди, «Бездатчиковое управление скоростью асинхронных двигателей с использованием надежного и адаптивного контроллера

Нечеткий нейро-логический контроллер», Международная конференция IEEE по промышленным технологиям (ICIT),

2004

Низкий- Мониторинг скорости и управление трехфазным асинхронным двигателем с учетом затрат с помощью подхода управления напряжением / частотой

В этой статье рассматривается новая конструкция недорогого мониторинга скорости в реальном времени и управления трехфазным асинхронным двигателем с обратной связью ( IM) предлагается.Предлагаемое решение основано на подходе к регулированию напряжения / частоты (V / F) и на ПИ-регуляторе, предотвращающем всплеск. Он использует набор Waijung Blockset, который значительно снижает тяжесть и сложность задачи программирования микроконтроллера, которая постоянно имеет решающее значение для реализации и управления такими сложными приложениями. Действительно, он автоматически генерирует коды C для многих типов микроконтроллеров, таких как семейство STM32F4, также используемых в этом приложении. Кроме того, он предлагает экономичную конструкцию, сокращающую количество компонентов системы и повышающую ее эффективность.Для того, чтобы доказать эффективность предложенной конструкции, не только результаты моделирования выполняются в широком диапазоне изменения нагрузки и задания скорости, но и экспериментальной оценки. Эффективность управления в реальном времени с обратной связью доказана с использованием сервера данных aMG SQLite через плату порта UART, тогда как Waijung WebPage Designer (W2D) используется для задачи веб-мониторинга. Результаты экспериментов подтверждают точность и надежность предложенного решения.

1. Введение

В последние десятилетия приводы с асинхронными двигателями (IM) становятся все более популярными в промышленных приложениях, а также в бытовой технике благодаря своей надежности, низкой стоимости, прочности, простоте обслуживания и простоте. управления [1–3].

Методы управления IM в основном подразделяются на два основных класса: скалярное управление и подходы векторного управления [4–6]. Скалярное управление, широко известное как управление напряжением / частотой (V / F), рассматривается как простой подход, основанный на управлении амплитудой и частотой напряжения питания. Для косвенного управления скоростью IM используется трехфазный инвертор источника напряжения (VSI), управляемый методом широтно-импульсной модуляции (PWM). Однако, несмотря на простоту реализации, скалярные методы управления не могут достичь наилучших характеристик во время переходных процессов, что считается основным недостатком [1, 7, 8].

Подходы с векторным управлением, также известные как подходы с ориентированным на поле (FOC) подходы, позволяют управлять не только амплитудой и частотой напряжения, как это имеет место для скалярных подходов управления, но также и мгновенным положением потока, векторы напряжения и векторы тока [9, 10]. Они рассматриваются как подходы, основанные на математических моделях. Особенно в переходном режиме они гарантируют лучшие характеристики управления по сравнению со скалярными подходами к управлению. К сожалению, такие методы управления имеют сложные алгоритмы и требуют много вычислительного времени [11–13].

Поскольку простота алгоритма управления представляет большой интерес для пользователей, скалярный подход управления по-прежнему считается наиболее используемым в промышленных приложениях, особенно когда точность отклика скорости в переходном режиме не является обязательной, например, для вентиляции. и системы кондиционирования воздуха, а также системы отопления и откачки [13–15]. Целью этих методов является управление скоростью АД путем поддержания постоянного магнитного потока статора. Величина потока статора пропорциональна отношению между напряжением статора и частотой.Однако, если это соотношение остается постоянным, поток остается постоянным. Кроме того, при поддержании постоянного V / F развиваемый крутящий момент остается приблизительно постоянным. Этот метод дает более высокую оперативную эффективность [16, 17]. Поэтому в большинстве скоростных приводов переменного тока (ACSD) для управления скоростью используется метод постоянного напряжения / частоты. Наряду с широким диапазоном регулирования скорости этот метод также предлагает возможность «плавного пуска» [18, 19].

Напротив, большой прогресс в области микроконтроллеров и силовых электронных компонентов стал важным фактором в обработке приводов с регулируемой скоростью [20–22].Например, семейство микроконтроллеров STM32F4 предлагает высококачественные характеристики при обслуживании высокопроизводительных приводов с регулируемой скоростью. Программирование микроконтроллеров для таких тяжелых и сложных приложений с использованием традиционных языков (таких как ассемблер, языки C или C ++) увеличивает время масштабирования таких приложений. Кроме того, это требует наличия эксперта в области компьютерного программирования с глубокими знаниями архитектуры процессора. Кроме того, чтобы снизить эксплуатационные расходы и повысить надежность и безопасность предлагаемой конструкции, промышленные приложения должны контролироваться в режиме реального времени, что обеспечивает идеальный контроль и наблюдение за системой.Следовательно, мониторинг в реальном времени стал основной задачей для инженеров и исследователей в промышленных приложениях, таких как насосная, горнодобывающая промышленность, железные дороги и промышленные приводы. [23–25].

В этой работе мы предлагаем новую конструкцию недорогой системы контроля скорости и управления трехфазным асинхронным двигателем в режиме реального времени. Система управления, работающая в соответствии с правилом постоянной V / F, разработана с использованием VSI на основе метода пространственно-векторной широтно-импульсной модуляции (SVPWM) и трехфазного IM, нагруженного магнитным силовым выключателем.Вайджунг также предназначен для решения этой проблемы. Это набор блоков Simulink, который можно использовать в качестве целей для простой и автоматической генерации кода C из имитационных моделей Matlab / Simulink для микроконтроллера STM32F4 Discovery. Мониторинг скорости в реальном времени и управление предложенным алгоритмом осуществляется двумя разными способами. Первый основан на порте COM / UART и конвертере USB, а второй использует Waijung WebPage Designer (W2D). Оборудование, необходимое для этого приложения, сгруппировано как MG Labkit F4N, подходящее для многих промышленных приложений.Насколько нам известно, такие решения никогда ранее не тестировались для ACSD, несмотря на важность решения. Кроме того, оценка эффективности предлагаемого алгоритма будет проверяться не только с помощью результатов компьютерного моделирования, но и с помощью экспериментальной оценки для широкого диапазона вариаций нагрузки и опорной скорость.

Эта статья имеет следующую структуру. В разделе 2 представлена ​​математическая модель трехфазного АД и соответствующей приводной системы. Раздел 3 представляет разработанный подход скалярного управления для управления IM с обратной связью.В разделе 4 эффективность предложенного подхода доказывается результатами моделирования. Наконец, в разделе 5 расширены экспериментальные результаты для различных сценариев.

2. Математическое моделирование процессов

2.1. Асинхронный двигатель

Электрическая машина, рассматриваемая в этой статье, представляет собой трехфазную асинхронную машину с короткозамкнутым ротором. Основные электрические уравнения в стационарной системе отсчета могут быть записаны в следующей форме [7–9]:

В предыдущей системе уравнений — вектор напряжения статора на фазу, а и представляют поток статора / ротора, соответственно.Токи статора / ротора обозначены и. и — сопротивления статора / ротора соответственно. и — индуктивность рассеяния и соотношение между взаимной индуктивностью и индуктивностью ротора соответственно. Электрическая скорость и количество пар полюсов обозначены и соответственно. Для расчета электромагнитного момента можно использовать различные выражения. Наиболее часто используемое соотношение описывается уравнением (4), где — коэффициент вязкости, — момент инерции, — момент нагрузки.

2.2. Привод с асинхронным двигателем

На рис. 1 показана связь между трехфазным преобразователем напряжения и IM. Силовая цепь преобразователя в основном состоит из трех модулей, а именно, трехфазного выпрямителя, конденсатора фильтра переменного / постоянного тока и трехфазного инвертора, при этом D ₁ –D ₆ являются трехфазным выпрямителем. диодная цепь, C — шина постоянного тока конденсатора фильтра, а C ₁ –C ₆ — переключатели питания. Инвертор с трехфазным источником, задачей которого является обеспечение переменного напряжения и переменной частоты на выходе посредством управления широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), управляет IM [26].Для генерации команды сигнала для инвертора напряжения можно использовать несколько методов ШИМ [13, 15, 19]. В этой работе мы используем технику SVPWM.