Способы управления трехфазным двигателем и регулирования его скорости

Содержание

1. Переключение секций обмоток статора на разное число пар полюсов
2. Частотный способ управления
3. Изменение напряжения, подводимого к статору
4. Параметрическое управление

Управление трехфазными двигателями может осуществляться несколькими способами. Мы расскажем о самых распространенных методах и рассмотрим их достоинства и недостатки.

Переключение секций обмоток статора на разное число пар полюсов

Древо- и металлообрабатывающие станки, подъемники и многие другие механизмы работают на разных скоростях и не нуждаются в плавном регулировании. Для управления ими достаточно привода со ступенчатым изменением скорости.

Вы можете обеспечить некоторое количество фиксированных скоростей вращения с помощью многоскоростного короткозамкнутого двигателя, переключая обмотку статора на различное число пар полюсов. Скорость вращения магнитного потока в этом случае изменяется благодаря распределению МДС в расточке статора. Если соотношение пар полюсов составляет 1:2, обмотки каждой из фаз представляют собой две секции. Изменяя направление тока в одной из них, вы измените число пар полюсов в 2 раза.

Частотный способ управления

Этот способ позволяет плавно регулировать скорость в достаточно широких пределах, сохраняя характеристики работы двигателя. Скорость вращения ротора изменяется путем изменения частоты питающего тока и скорости вращения магнитного поля.

Вам понадобится преобразователь частоты, способный преобразовать ток питающей сети 50 Гц в ток регулируемой переменной частоты, который плавно изменяется в широких пределах. Многие частотные преобразователи, выпускаемые современной промышленностью, выполняют векторное или бездатчиковое управление и регулируют выходные частоты в диапазоне 0-800 Гц.

Этот метод управления предполагает использование двух каналов управления – по напряжению и по частоте. При уменьшении частоты с целью сохранения магнитного потока неизменным требуется в то же время снижать уровень напряжения.

Изменение напряжения, подводимого к статору

Чтобы форма механической характеристики двигателя оставалась постоянной, а скорость достигала нужного вам значения, нужно воспользоваться способом изменения напряжения. На обычных двигателях диапазон регулирования скорости не слишком велик. Большего диапазона можно добиться на двигателях повышенного скольжения. Для обеспечения устойчивой работы агрегата необходимо применять замкнутую систему, которая гарантирует стабилизацию скорости.

Когда вы меняете статический момент, система регулирования начинает поддерживать заданный уровень скорости, и одна механическая характеристика переходит в другую. Источником с регулируемым напряжением служат тиристорные преобразователи (обычно функционирующие в импульсном режиме) либо магнитные усилители. Заданную скорость обеспечивает среднее напряжение, поддерживающееся на зажимах статора.

Использование автотрансформаторов с секционными обмотками и трансформаторов для регулирования напряжения на зажимах возможно, но не всегда целесообразно, поскольку эти агрегаты достаточно дороги и не могут обеспечить высокое качество регулирования, к тому же с ними доступно исключительно ступенчатое изменение напряжения. Автотрансформаторы обычно применяют, если необходимо ограничить пусковой ток в мощном двигателе.

Параметрическое управление

Этот способ означает введение добавочного сопротивления в цепи двигателя. Поскольку активное сопротивление цепи статора незначительно влияет на значение критического скольжения, введение в цепь статора дополнительного сопротивления малоэффективно, и такой метод практически не применяется. Если статический момент неизменен, скорость лишь слегка понизится.

Примерно такой же эффект дает введение в цепь статора индуктивного сопротивления. При этом немного уменьшается критическое скольжение, а вот момент двигателя снижается существенно, так как сопротивление увеличивается.

Добавочное сопротивление в цепи статора может ограничить пусковые токи. Тогда дополнительное активное сопротивление обеспечивают тиристоры, а дополнительное индуктивное сопротивление – дроссели.

Такой же незначительный эффект оказывает введение добавочного индуктивного сопротивления в цепь ротора. Гораздо лучше регулирует скорость добавочное активное сопротивление в цепи ротора.

Ввиду всего вышеизложенного, использование способа параметрического управления обосновано в том случае, когда необходимо кратковременное снижение скорости во время технологического процесса, либо если процессы управления скоростью полностью сочетаются с циклом пуска и торможения исполнительного механизма.

Способы регулирования скорости трехфазных двигателей выбираются в зависимости от целей, которые вы преследуете, типа и модели двигателя и рабочего механизма, особенностей технологического процесса и т.д.