Three-phase motor control, mga pamamaraan ng kontrol sa bilis ng motor

Ang kontrol ng mga asynchronous na motor ay maaaring maging parametric, iyon ay, sa pamamagitan ng pagbabago ng mga parameter ng mga circuit ng makina, o sa pamamagitan ng isang hiwalay na converter.

Parametric na kontrol

Ang kritikal na slip ay nakasalalay nang mahina sa aktibong paglaban ng stator circuit. Kapag ang karagdagang paglaban ay ipinakilala sa stator circuit, ang halaga ay bahagyang bumababa. Ang maximum na metalikang kuwintas ay maaaring makabuluhang bawasan. Bilang isang resulta, ang mekanikal na katangian ay kukuha ng form na ipinapakita sa Fig. 1.

kanin. 1. Mga mekanikal na katangian ng isang asynchronous na motor kapag binabago ang mga parameter ng pangunahin at pangalawang circuit: 1 - natural, 2 at 3 - kasama ang pagpapakilala ng karagdagang aktibo at inductive na pagtutol sa stator circuit

Ang paghahambing nito sa natural na katangian ng motor, maaari nating tapusin na ang pagpapakilala ng karagdagang paglaban sa stator circuit ay may maliit na epekto sa bilis. Sa patuloy na static na metalikang kuwintas, ang bilis ay bababa nang bahagya.Samakatuwid, ang paraan ng pagkontrol sa rate na ito ay hindi mahusay at hindi ginagamit sa pinakasimpleng bersyon na ito.

Ang pagpapakilala ng inductive resistance sa stator circuit ay hindi rin epektibo. Ang kritikal na slip ay bababa din nang bahagya, at ang torque ng engine ay makabuluhang nababawasan dahil sa pagtaas ng drag. Ang kaukulang mekanikal na katangian ay ipinapakita sa parehong fig. 1.

Minsan ang isang karagdagang pagtutol ay ipinakilala sa stator circuit upang limitahan ang mga inrush na alon… Sa kasong ito, ang mga chokes ay karaniwang ginagamit bilang karagdagang inductive resistance, at ang mga thyristor ay ginagamit bilang mga aktibo (Fig. 2).

kanin. 2. Kabilang ang mga thyristor sa stator circuit

Gayunpaman, dapat itong isipin na ito ay makabuluhang binabawasan hindi lamang ang kritikal, kundi pati na rin motor panimulang metalikang kuwintas (sa c = 1), na nangangahulugan na ang pagsisimula sa ilalim ng mga kundisyong ito ay posible lamang sa isang maliit na static na sandali. Ang pagpapakilala ng karagdagang paglaban sa rotor circuit ay, siyempre, posible lamang para sa isang sugat-rotor motor.

Ang karagdagang inductive resistance sa rotor circuit ay may parehong epekto sa bilis ng motor tulad ng kapag ito ay ipinakilala sa stator circuit.

Sa pagsasagawa, ang paggamit ng inductive resistance sa isang rotor circuit ay napakahirap dahil sa katotohanan na dapat itong gumana sa isang variable frequency — mula 50 Hz hanggang sa ilang hertz at kung minsan ay mga fraction ng isang hertz. Sa ilalim ng gayong mga kondisyon, napakahirap na lumikha ng isang mabulunan.

Sa mababang dalas, ang aktibong paglaban ng inductor ay pangunahing makakaapekto. Batay sa mga pagsasaalang-alang sa itaas, ang inductive resistance sa rotor circuit ay hindi kailanman ginagamit para sa kontrol ng bilis.

Ang pinaka-epektibong paraan ng parametric speed control ay ang pagpapakilala ng karagdagang aktibong paglaban sa rotor circuit. Nagbibigay ito sa amin ng isang pamilya ng mga katangian na may pare-pareho ang maximum na metalikang kuwintas. Ang mga katangiang ito ay ginagamit upang limitahan ang kasalukuyang at mapanatili ang isang pare-parehong metalikang kuwintas, at maaari ding gamitin upang kontrolin ang bilis.

Sa fig. 3 ay nagpapakita kung paano sa pamamagitan ng pagbabago ng r2, i.e. input rext, posible sa ilang static na sandali na baguhin ang bilis sa isang malawak na hanay — mula sa nominal hanggang sa zero. Sa pagsasagawa, gayunpaman, posible na ayusin ang bilis lamang para sa sapat na malalaking halaga ng static na sandali.

kanin. 3. Mga mekanikal na katangian ng isang asynchronous na motor na may pagpapakilala ng karagdagang paglaban sa rotor circuit

Sa mababang halaga ng (Mo) sa malapit-idle mode, ang hanay ng kontrol ng bilis ay lubos na nababawasan at napakalaking karagdagang mga paglaban ay kailangang ipakilala upang mabawasan ang bilis nang husto.

Dapat tandaan na kapag nagpapatakbo sa mababang bilis at may mataas na static na mga torque, ang katatagan ng bilis ay hindi sapat, dahil dahil sa mataas na steepness ng mga katangian, ang bahagyang pagbabagu-bago sa metalikang kuwintas ay magdudulot ng mga makabuluhang pagbabago sa bilis.

Minsan, upang makapagbigay ng acceleration ng motor nang walang sunud-sunod na pag-alis ng mga seksyon ng rheostat, ang isang rheostat at isang inductive coil ay konektado sa parallel sa mga rotor rings (Fig. 4).

kanin. 4. Parallel connection ng karagdagang active at inductive resistance sa rotor circuit ng asynchronous motor

Sa paunang sandali ng pagsisimula, kapag ang dalas ng kasalukuyang sa rotor ay mataas, ang kasalukuyang ay pangunahing sarado sa pamamagitan ng rheostat, i.e.sa pamamagitan ng isang malaking pagtutol na nagbibigay ng sapat na mataas na panimulang metalikang kuwintas. Habang bumababa ang dalas, bumababa ang inductive resistance at nagsisimula ring magsara ang kasalukuyang sa pamamagitan ng inductance.

Kapag ang mga bilis ng pagpapatakbo ay naabot, kapag ang slip ay maliit, ang kasalukuyang dumadaloy pangunahin sa pamamagitan ng inductor, na ang paglaban sa mababang dalas ay tinutukoy ng electrical resistance ng winding rrev. Kaya, sa pagsisimula, ang panlabas na paglaban ng pangalawang circuit ay awtomatikong nababago mula sa rreost sa roro, at ang acceleration ay nangyayari sa halos pare-pareho ang torque.

Ang parametric control ay natural na nauugnay sa malalaking pagkalugi ng enerhiya. Ang slip na enerhiya, na sa anyo ng electromagnetic energy ay ipinapadala sa pamamagitan ng puwang mula sa stator hanggang sa rotor at kadalasang na-convert sa mekanikal, na may malaking pagtutol ng pangalawang circuit, ay pangunahing napupunta sa init ng paglaban na ito, at sa s = 1 lahat ng enerhiya na inilipat mula sa stator patungo sa rotor, ay mauubos sa mga rheostat ng pangalawang circuit (Larawan 5).

kanin. 5. Mga pagkalugi sa pangalawang circuit kapag inaayos ang bilis ng isang asynchronous na motor sa pamamagitan ng pagpapakilala ng karagdagang pagtutol sa rotor circuit: I - zone ng kapaki-pakinabang na kapangyarihan na ipinadala sa motor shaft, II - zone ng mga pagkalugi sa mga resistensya ng pangalawang circuit

Samakatuwid, ang parametric control ay pangunahing ginagamit para sa panandaliang pagbawas ng bilis sa kurso ng teknolohikal na proseso na isinasagawa ng gumaganang makina.Sa mga kaso lamang kung saan ang mga proseso ng regulasyon ng bilis ay pinagsama sa pagsisimula at paghinto ng gumaganang makina, tulad ng halimbawa sa mga pag-install ng pag-aangat, ang parametric control na may pagpapakilala ng karagdagang pagtutol sa rotor circuit ay ginagamit bilang pangunahing paraan ng kontrol ng bilis.

Regulasyon ng bilis sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng boltahe na inilapat sa stator

Kapag inaayos ang bilis ng isang induction motor sa pamamagitan ng pagbabago ng boltahe, ang hugis ng mekanikal na katangian ay nananatiling hindi nagbabago, at ang mga sandali ay bumababa sa proporsyon sa parisukat ng boltahe. Ang mga mekanikal na katangian sa iba't ibang mga stress ay ipinapakita sa Fig. 6. Tulad ng nakikita mo, sa kaso ng paggamit ng mga maginoo na motor, ang saklaw ng kontrol ng bilis ay napakalimitado.

kanin. 6… Regulasyon ng bilis ng isang induction motor sa pamamagitan ng pagpapalit ng boltahe sa stator circuit

Ang isang bahagyang mas malawak na hanay ay maaaring makamit sa isang mataas na slip motor. Gayunpaman, sa kasong ito, ang mga mekanikal na katangian ay matarik (Larawan 7) at ang matatag na operasyon ng makina ay maaaring makamit lamang sa paggamit ng isang saradong sistema na nagbibigay ng pagpapapanatag ng bilis.

Kapag ang static na torque ay nagbago, ang control system ay nagpapanatili ng isang naibigay na antas ng bilis at isang paglipat mula sa isang mekanikal na katangian patungo sa isa pa ay nangyayari. Bilang resulta, ang operasyon ay nagpapatuloy sa mga katangian na ipinapakita ng mga putol-putol na linya.

kanin. 7. Mga mekanikal na katangian kapag inaayos ang boltahe ng stator sa isang saradong sistema

Kapag ang drive ay na-overload, ang motor ay umabot sa limitasyon na katangian na naaayon sa pinakamataas na posibleng boltahe na ibinibigay ng converter, at habang ang pagkarga ng karagdagang pagtaas, ang bilis ay bababa ayon sa katangiang ito. Sa mababang pagkarga, kung hindi mababawasan ng converter ang boltahe sa zero, magkakaroon ng pagtaas ng bilis ayon sa katangian ng AC.

Ang mga magnetic amplifiers o thyristor converter ay kadalasang ginagamit bilang source na kinokontrol ng boltahe. Sa kaso ng paggamit ng thyristor converter (Fig. 8), ang huli ay karaniwang gumagana sa pulse mode. Sa kasong ito, ang isang tiyak na average na boltahe ay pinananatili sa mga terminal ng stator ng induction motor, na kinakailangan upang matiyak ang isang naibigay na bilis.

kanin. 8. Scheme ng impulse speed control ng isang induction motor

Upang ayusin ang boltahe sa mga terminal ng stator ng motor, tila posible na gumamit ng isang transpormer o autotransformer na may mga paikot-ikot na seksyon. Gayunpaman, ang paggamit ng hiwalay na mga bloke ng transpormer ay nauugnay sa napakataas na gastos at hindi nagbibigay ng kinakailangang kalidad ng regulasyon, dahil sa kasong ito, posible lamang ang isang sunud-sunod na pagbabago ng boltahe, at halos imposible na ipakilala ang isang aparato sa paglipat ng seksyon sa isang awtomatikong sistema. Minsan ginagamit ang mga autotransformer upang limitahan ang mga agos ng malakas na motor.

Kontrol ng bilis sa pamamagitan ng paglipat ng mga seksyon ng paikot-ikot na stator sa iba't ibang bilang ng mga pares ng poste

Mayroong isang bilang ng mga mekanismo ng produksyon na sa panahon ng teknolohikal na proseso ay dapat gumana sa iba't ibang mga antas ng bilis, habang walang pangangailangan para sa maayos na regulasyon, ngunit ito ay sapat na upang magkaroon ng isang drive na may discrete, stepwise, pagbabago ng bilis. Kasama sa mga naturang mekanismo ang ilang makinang pang-metalworking at woodworking, elevator, atbp.

Ang isang limitadong bilang ng mga nakapirming bilis ng pag-ikot ay maaaring makamit multi-speed squirrel-cage motors, kung saan ang stator winding ay lumipat sa ibang bilang ng mga pares ng poste. Ang squirrel cell ng isang squirrel cell motor ay awtomatikong bumubuo ng bilang ng mga pole na katumbas ng bilang ng mga stator pole.

Dalawang disenyo ng motor ang ginagamit: na may maraming windings sa bawat stator slot, at may isang winding na ang mga seksyon ay inililipat upang makagawa ng ibang bilang ng mga pares ng poste.

Ang mga multi-speed na motor na may ilang independiyenteng stator windings ay mas mababa kaysa sa single-winding na multi-speed na motor sa teknikal at pang-ekonomiyang termino. Sa multi-winding motors, ang stator winding ay ginagamit nang hindi mahusay, ang pagpuno ng stator slot ay hindi sapat, ang kahusayan at cosφ ay mas mababa sa pinakamabuting kalagayan. Samakatuwid, ang pangunahing pamamahagi ay nakuha mula sa multi-speed single-winding motors na may paglipat ng windings sa iba't ibang bilang ng mga pares ng poste.

Kapag lumilipat ng mga seksyon, ang pamamahagi ng MDS sa stator ay nagbabago. Bilang isang resulta, ang bilis ng pag-ikot ng MDS ay nagbabago rin, at samakatuwid ay ang magnetic flux. Ang pinakamadaling paraan ay ang paglipat ng mga pares ng mga pole na may ratio na 1: 2. Sa kasong ito, ang mga windings ng bawat yugto ay ginawa sa anyo ng dalawang seksyon.Ang pagpapalit ng direksyon ng kasalukuyang sa isa sa mga seksyon ay nagpapahintulot sa iyo na hatiin ang bilang ng mga pares ng poste.

Isaalang-alang ang mga circuit ng stator winding ng motor, ang mga seksyon nito ay inililipat sa walo at apat na poste. Sa fig. Ang 9 ay nagpapakita ng isang single-phase winding para sa pagiging simple. Kapag ang dalawang seksyon ay konektado sa serye, iyon ay, kapag ang dulo ng unang seksyon K1 ay konektado sa simula ng pangalawang H2, makakakuha tayo ng walong pole (Larawan 9, a).

Kung babaguhin natin ang direksyon ng kasalukuyang sa pangalawang seksyon sa kabaligtaran, kung gayon ang bilang ng mga pole na nabuo ng coil ay mababawasan ng kalahati at magiging katumbas ng apat (Larawan 9, b). Ang direksyon ng kasalukuyang sa pangalawang seksyon ay maaaring mabago sa pamamagitan ng paglilipat ng jumper mula sa mga terminal K1, H2 sa mga terminal K1, K2. Gayundin, ang apat na pole ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga seksyon nang magkatulad (Larawan 9, c).

kanin. 9. Paglipat ng mga seksyon ng stator winding sa ibang bilang ng mga pares ng poste

Ang mga mekanikal na katangian ng isang two-speed motor na may switched stator windings ay ipinapakita sa Fig. sampu.

kanin. 10. Mga mekanikal na katangian ng isang induction motor kapag inililipat ang stator winding ng iba't ibang bilang ng mga pares ng poste

Kapag lumilipat mula sa scheme a sa scheme b (Larawan 9), ang pare-parehong lakas ng engine ay pinananatili sa parehong antas ng bilis (Larawan 10, a). Kapag ginagamit ang pangalawang opsyon sa shift, ang makina ay maaaring bumuo ng parehong metalikang kuwintas. Posibleng lumipat ng mga seksyon ng stator winding, na nagbibigay ng ratio ng bilis hindi lamang 1: 2, kundi pati na rin sa iba. Bilang karagdagan sa dalawang bilis na makina, ang industriya ay gumagawa din ng tatlo at apat na bilis na makina.

Kontrol ng dalas ng tatlong-phase na motor

Tulad ng mga sumusunod mula sa itaas, ang regulasyon ng bilis ng induction motor ay napakahirap. Ang walang katapusang variable na bilis ng kontrol sa isang malawak na hanay habang ang pagpapanatili ng sapat na higpit ng mga katangian ay posible lamang sa bahagyang kontrol. Sa pamamagitan ng pagbabago ng dalas ng kasalukuyang supply at samakatuwid ang bilis ng pag-ikot ng magnetic field, posible na ayusin ang bilis ng pag-ikot ng rotor ng motor.

Gayunpaman, upang makontrol ang dalas sa pag-install, kailangan ang isang frequency converter, na maaaring mag-convert ng pare-parehong frequency current ng supply network na 50 Hz sa isang variable frequency current na maayos na nag-iiba-iba sa malawak na hanay.

Sa una, may mga pagtatangka na gumamit ng mga converter sa mga electric machine. Gayunpaman, upang makakuha ng kasalukuyang variable frequency mula sa isang kasabay na generator, kinakailangan na paikutin ang rotor nito sa variable na bilis. Sa kasong ito, ang mga gawain ng pag-regulate ng bilis ng tumatakbong makina ay itinalaga sa makina na nagtutulak sa kasabay na generator sa pag-ikot.

Ang generator ng kolektor, na maaaring makabuo ng isang kasalukuyang ng variable na dalas sa isang pare-pareho ang bilis ng pag-ikot, ay hindi rin pinapayagan ang paglutas ng problema, dahil, una, ang isang kasalukuyang ng variable na dalas ay kinakailangan upang pukawin ito, at pangalawa, tulad ng lahat ng mga AC collector machine. , malaking paghihirap ang lumitaw, na tinitiyak ang normal na pag-commutation ng kolektor.

Sa pagsasagawa, ang kontrol sa dalas ay nagsimulang bumuo sa pagdating ng mga aparatong semiconductor… Kasabay nito, naging posible na lumikha ng mga frequency converter para sa pagkontrol sa parehong mga power plant at executive motor sa mga servo system at servo drive.

Kasabay ng pagiging kumplikado ng pagdidisenyo ng isang frequency converter, mayroon ding pangangailangan na sabay na kontrolin ang dalawang dami — dalas at boltahe. Kapag bumababa ang dalas upang bawasan ang bilis, ang balanse ng boltahe ng EMF at grid ay maaari lamang mapanatili sa pamamagitan ng pagtaas ng magnetic flux ng motor. Sa kasong ito, ang magnetic circuit ay mababad at ang stator current ay tataas nang husto ayon sa isang non-linear na batas. Bilang isang resulta, ang pagpapatakbo ng isang induction motor sa frequency control mode sa pare-pareho ang boltahe ay imposible.

Sa pamamagitan ng pagbabawas ng dalas, upang mapanatili ang magnetic flux na hindi nagbabago, kinakailangan na sabay na bawasan ang antas ng boltahe. Kaya, sa frequency control, dalawang control channel ang dapat gamitin: frequency at boltahe.

kanin. 11. Mga mekanikal na katangian ng isang induction motor kapag binibigyan ng boltahe ng kinokontrol na dalas at pare-pareho ang magnetic flux

Ang mga sistema ng kontrol sa dalas ay karaniwang binuo bilang mga closed loop system at higit pang impormasyon tungkol sa mga ito ay ibinibigay dito: Regulasyon ng dalas ng isang asynchronous na motor