Благодаря своей простоте исполнения, относительной дешевизне и надежности трехфазные двигатели широко используются в хозяйстве и производстве. Во многих исполнительных механизмах применяют всевозможные типы асинхронных двигателей. Для широкого спектра применения АД, необходимо изменять и регулировать скорость вращения вала двигателя. Регулировка скорости АД производят несколькими способами. Их мы сейчас и рассмотрим.
Существуют:
- Механические регулирование. Путем изменения передаточного числа в редукторах.
- Электрическое регулирование. Изменением нескольких параметров питающего напряжения.
Рассмотрим электрическое изменение скорости АД, как более точный и распространённый способ регулирования.
Управление электрическими параметрами позволяет производить плавный запуск двигателя, поддерживать заданные параметры скорости или момента асинхронного мотора.
Параметры с помощью которых управляют мотором:
- Частотой тока питающей сети.
- Величиной тока в цепях мотора.
- Напряжением на двигателе.
Самым распространённым асинхронным двигателем является мотор беличье колесо, двигатель с короткозамкнутым ротором. Для управления вращением, в этом типе электрических машин, применяют несколько видов воздействия.
- Изменение частоты поля статора.
- Управление величиной скольжения, изменяя напряжение питания.
Регулирование частотой
Специальные устройства, преобразователи частоты (другие названия инвертор, частотник, драйвер), подключаются к электрической машине. Путем выпрямления напряжения питания, преобразователь частоты внутри себя формирует необходимые величины частоты и напряжения, и подает их на электрический двигатель.
Необходимые параметры для управления АД преобразователь рассчитывает самостоятельно, согласно внутренним алгоритмам, запрограммированным производителем устройства.
Преимущества регулирование частотой.
- Достигается плавное регулирование частоты вращения электромотора.
- Изменение скорости и направление вращения двигателя.
- Автоматическое поддержание требуемых параметров.
- Экономичность системы управления.
Единственный недостаток, с которым можно смирится, это необходимость в приобретении частотника. Цены на такие устройства совсем незаоблачные, и в пределах 150 уе, можно обзавестись преобразователем для 2 кВт двигателя.
Регулирование оборотов изменением числа пар полюсов
Специальные многоскоростные двигатели со сложной обмоткой регулируются путем изменения количества активных полюсов на статоре. Обмотки полюсов разбиты на группы, и чередуются, путем коммутации обмотки подключаются, то параллельно, то последовательно.
Положительные моменты данного способа.
- Высокий КПД мотора.
- Жесткие механические выходные параметры.
К недостаткам такого управления, можно отнести высокую стоимость электрической машин, а также значительный вес и габариты такого двигателя. Изменение оборотов происходит ступенькой 1500-3000 об/мин.
Асинхронные двигатели с фазным ротором
Основной способ управления АД с фазным ротором - изменение величины скольжения между статором и ротором.
Регулирование с помощью напряжения
Через специальные автотрансформаторы ЛАТР, путем изменения напряжения на обмотках двигателя, производят регулировку оборотов вала.
Данный способ так же подходит и к АД с короткозамкнутым ротором. Таким способ можно регулировать в пределах от минимума до номинальных параметров двигателя.
Установка активного сопротивления в цепи ротора
Переменное реостатное сопротивление или набор сопротивлений в цепи ротора воздействует на ток и поле ротора. Изменяя таким образом величину скольжения и количество оборотов двигателя.
Чем больше сопротивление, тем меньше ток, тем больше величина скольжения АД и меньше скорость.
Достоинства такого регулирования.
- Большой диапазон регулирования оборотами электрической машины.
- Мягкая выходная характеристика мотора.
Недостатки такого способа.
- Уменьшение КПД двигателя.
- Ухудшение рабочих характеристик механизма.
Моторы с двойным питанием через вентильные устройства
Регулировка мощности и оборотов в АД с фазным ротором происходит путем изменения величины скольжения. Управление крупными, специальными машинами происходит путем подачи и регулировкой величины ЭДС, на ротор от отдельного источника напряжения.
Эпилог
При всех своих достоинствах асинхронные машины имеют существенный недостаток, это рывок ротора при подаче напряжения. Такие режимы опасны как для самого двигателя, так и для приводных механизмов. Поскольку во время пуска АД, ток в обмотках двигателя приравнивается к короткому замыканию. А рывок вала разбивает подшипники, шлицы, передаточные устройства. Поэтому пуск АД стараются производить плавным стартом. А именно:
- Запуск через ЛАТР.
- Разгон и работа АД, через переключение обмоток двигателя звезда-треугольник.
- Использование устройств управления, таких как частотный преобразователь.
