Pri spustení elektromotora je spotreba prúdu prekročená 7-krát, čo prispieva k predčasnej poruche elektrických a mechanických častí motora. Aby ste tomu zabránili, použite ovládač otáčok motora. Existuje veľa modelov výrobného plánu, ale aby ste si mohli takéto zariadenie sami vyrobiť, musíte poznať princíp elektromotora a ako ovládať rýchlosť rotora.

Všeobecné informácie

Elektromotory na striedavý prúd sa široko používajú v mnohých oblastiach ľudského života, najmä v modeloch asynchrónneho typu. Hlavným účelom motora ako elektrického stroja je transformácia elektrickej energie na mechanickú energiu . Asynchrónne v preklade znamená nesúčasné, pretože rýchlosť rotora sa líši od frekvencie striedavého napätia (U) v statore. Podľa typu energie existujú dva typy asynchrónnych motorov:

  1. Jednofázová.
  2. Tri fázy.

Jednofázové sa používajú pre domáce potreby domácnosti a trojfázové sa používajú vo výrobe. V trojfázových asynchrónnych motoroch (ďalej len TAD) sa používajú dva typy rotorov:

  • uzavretá;
  • fázy.

Uzavreté obvody tvoria asi 95% všetkých použitých motorov a majú významný výkon (od 250 W a viac). Fázový typ sa štrukturálne líši od krvného tlaku, ale zriedkavo sa používa v porovnaní s prvým. Rotor je oceľová figúra valcového tvaru, ktorá je umiestnená vo vnútri statora a na jej povrch je pritlačené jadro.

Veveričková klietka a fázové rotory

Vysoko vodivá meď (pre stroje s vysokým výkonom) alebo hliníkové tyče (pre stroje s nižším výkonom) spájkované alebo zapustené do povrchu jadra a skratované z koncov dvoma prstencami, hrajú úlohu elektromagnetov s pólmi smerujúcimi k statoru. Navíjacie tyče nemajú žiadnu izoláciu, pretože napätie v takom vinutí je nulové.

Častejšie sa používa pre tyče motorov zo stredne silného hliníka sa vyznačuje nízkou hustotou a vysokou elektrickou vodivosťou.

Na zníženie vyšších harmonických elektromagnetickej sily (EMF) a na vylúčenie pulzácie magnetického poľa majú tyče rotora určitým spôsobom vypočítaný uhol sklonu vzhľadom na os otáčania. Ak sa použije elektrický motor s malým výkonom, potom sú drážkami uzavreté štruktúry, ktoré oddeľujú rotor od medzery, aby sa zvýšila induktívna zložka odporu.

Rotor vo forme fázovej konštrukcie alebo typu je charakterizovaný vinutím, jeho konce sú spojené vo forme „hviezdy“ a sú pripevnené k kontaktným krúžkom (na hriadeli), pozdĺž ktorých sa kĺzajú grafitové kefy. Aby sa odstránili vírivé prúdy, povrch vinutí je pokrytý oxidovým filmom. Okrem toho sa do obvodu vinutia rotora pridá odpor, ktorý vám umožňuje zmeniť odpor (R) obvodu rotora, aby ste znížili vstupné prúdy (Ip). Spínacie prúdy nepriaznivo ovplyvňujú elektrické a mechanické časti elektromotora. Variabilné odpory používané na riadenie Ip:

  1. Kovový alebo stupňový s ručným radením.
  2. Kvapalina (v dôsledku ponorenia do hĺbky elektród).

Kefy vyrobené z grafitu sa opotrebujú a niektoré modely sú vybavené skratovaným dizajnom, ktorý zdvíha kefy a uzatvára krúžky po naštartovaní motora. HELL s fázovým rotorom sú flexibilnejšie, pokiaľ ide o reguláciu Ip.

Dizajnové prvky

Indukčný motor nemá na rozdiel od jednosmerného motora výrazné póly. Počet pólov je určený počtom cievok vo vinutiach pevnej časti (statora) a spôsobom pripojenia. V asynchrónnom stroji so 4 cievkami prechádza magnetický tok. Stator je vyrobený z plechov zo špeciálnej ocele (elektrickej ocele), ktorá znižuje vírivé prúdy na nulu, pri ktorých dochádza k výraznému zahrievaniu vinutia. To vedie k masívnemu interturn obvodu.

Železné alebo rotorové jadro sa pritláča priamo na hriadeľ. Medzi rotorom a statorom je minimálna vzduchová medzera. Vinutie rotora je vyrobené vo forme „veveričkovej klietky“ a je vyrobené z medených alebo hliníkových tyčí.

V elektromotoroch s výkonom do 100 kW sa používa hliník, ktorý má nízku hustotu - na nalievanie do drážok jadra rotora. Ale napriek takémuto zariadeniu sa motory tohto typu zahrievajú. Na vyriešenie tohto problému sa používajú ventilátory na nútené chladenie, ktoré sú namontované na hriadeli. Tieto motory sú jednoduché a spoľahlivé. Motory však pri štarte spotrebúvajú veľký prúd, čo je 7-násobok menovitého prúdu. Z tohto dôvodu majú nízky počiatočný krútiaci moment, pretože väčšina energie sa dostáva do ohrevu vinutí.

Elektromotory, ktoré majú zvýšený štartovací moment, sa líšia od bežnej konštrukcie asynchrónneho rotora. Rotor je vyrobený vo forme dvojitej „veveričkovej klietky“. Tieto modely sú podobné fázovým typom výroby rotorov. Pozostáva z vnútorných a vonkajších „buniek veveričky“, z ktorých vonkajšia je východisková a má veľkú aktívnu a malú reaktívnu R. Vonkajšia má malú aktívnu a vysokú reaktívnu R. Keď sa rýchlosť zvyšuje, prepne sa na vnútornú bunku a pracuje ako rotor veveričkovej klietky.

Pracovný princíp

Keď prúdim pozdĺž vinutia statora, vytvorí sa v každom z nich magnetický tok (Ф). Tieto f sú voči sebe posunuté o 120 stupňov. Získané f sa otáča, čím vytvára elektrotvornú silu (EMF) v hliníkových alebo medených vodičoch. V dôsledku toho sa vytvorí počiatočný magnetický moment elektromotora a rotor sa začne otáčať. Tento proces sa tiež nazýva v niektorých zdrojových sklzoch (S), ktoré ukazujú rozdiel vo frekvencii n1 elektromagnetického poľa štartéra, ktorý je väčší ako frekvencia získaná rotáciou rotora n2. Vypočíta sa ako percento a má formu: S = ((n1-n2) / n1) * 100%.

Hodnota S pri prvom spustení elektromotora je približne 1, ale so zvyšujúcimi sa hodnotami n2 sa zmenšuje. V tomto momente I v rotore klesá, preto sa EMF stáva menšou ako menovitá hodnota. Pri voľnobehu je S minimálna, ale so zvýšením momentu statickej interakcie rotora a statora táto hodnota dosiahne kritickú hodnotu. Ak platí nasledujúca nerovnosť: S> Scr, potom motor pracuje normálne, avšak ak je prekročená hodnota Scr, môže sa „prevrátiť“. Rollover spôsobuje nestabilnú operáciu, ale v priebehu času zmizne.

Metódy nastavenia rýchlosti

Aby sa predišlo negatívnym vplyvom počas uvedenia do prevádzky, je potrebné znížiť rýchlosť elektrického motora 220 V alebo 380 V. Existuje niekoľko spôsobov, ako to dosiahnuť:

  1. Zmena hodnoty R reťaze rotora.
  2. Zmeňte U vo vinutí statora.
  3. Zmeňte frekvenciu U.
  4. Prepínanie pólov.

Pri zmene hodnoty R časti rotora pomocou prídavných odporov sa znižuje rýchlosť, ale v dôsledku toho sa znižuje výkon. Preto sa dosiahne výrazná strata elektriny. Tento typ regulácie by sa mal uplatňovať na fázový rotor.

Pri zmene hodnôt U na statorovej cievke je možné mechanické alebo elektrické ovládanie rýchlosti rotora. V tomto prípade sa používa radič U. Pomocou tejto metódy je možné ho používať iba s charakterom zaťaženia ventilátora (napríklad ovládač rýchlosti ventilátora 220v). Vo všetkých ostatných prípadoch sa používajú trojfázové automatické transformátory, ktoré umožňujú hladkú zmenu hodnôt U alebo tyristorových regulátorov.

Na základe vzorca závislosti rýchlosti otáčania od frekvencie napájania U je možné regulovať počet otáčok rotora. Frekvencia točivého magnetického poľa statora sa vypočíta podľa vzorca: Nst = 60 * f / p (f je frekvencia aktuálnej napájacej siete, p je počet pólových párov). Tento spôsob poskytuje schopnosť plynule regulovať rýchlosť otáčania rotorovej časti. Na dosiahnutie vysokej účinnosti je potrebné zmeniť frekvenciu a U. Táto metóda je optimálna pre motory s kotvou v klietke, pretože straty energie sú minimálne. Počet párov pólov sa dá zmeniť dvoma spôsobmi:

  1. V statore (v drážkach) sa musia položiť 2 vinutia s iným číslom p.
  2. Vinutie pozostáva z dvoch častí spojených paralelne alebo sériovo.

Hlavnou nevýhodou tohto spôsobu je udržiavanie postupnej povahy zmeny frekvencie elektrického motora veveričkovej klietky.

Druhy a výberové kritériá

Ak chcete vybrať regulátor, musíte sa v konkrétnom prípade riadiť určitými charakteristikami. Zo všetkých kritérií si môžete vybrať:

  1. Podľa typu riadenia. Pre motory kolektorového typu sa používajú regulátory s vektorovým alebo skalárnym riadiacim systémom.
  2. Napájanie je hlavný parameter, z ktorého musíte stavať.
  3. Rozsah U.
  4. Podľa frekvenčného rozsahu. Musíte si vybrať model, ktorý spĺňa požiadavky používateľa na konkrétny prípad.
  5. Ďalšie vlastnosti, ktoré zahŕňajú záruku, rozmery, vybavenie.

Okrem toho sa regulátor vyberie účinnejšie ako samotný elektrický motor podľa vzorca: Preg = 1, 3 * Pmot (Preg, Pmot - sila regulátora a motora). Musí sa zvoliť pre rôzne rozsahy U, pretože všestrannosť hrá dôležitú úlohu.

Tyristorové zariadenie

V tomto modeli, znázornenom na schéme 1, sa používajú 2 tyristory, ktoré sú spojené opačne-paralelne, hoci môžu byť nahradené jedným triakom.

Schéma 1 - Regulácia rýchlosti tyristorového motora kolektora bez straty energie.

Tento obvod vykonáva reguláciu otváraním alebo zatváraním tyristorov (triakov) počas fázového prechodu neutrálnou fázou. Na správne riadenie motora kolektora sa používajú nasledujúce metódy úpravy okruhu 1:

  1. Inštalácia ochranných obvodov LRC pozostávajúcich z kondenzátorov, rezistorov a tlmiviek.
  2. Pridanie vstupnej kapacity.
  3. Použitie tyristorov alebo triakov, ktorých prúd prekračuje menovitú hodnotu prúdu motora v rozsahu 3, 8-krát.

Tento typ regulátora má výhody a nevýhody. K prvým patrí nízka cena, nízka hmotnosť a veľkosť. Druhý by mal obsahovať:

  • použitie pre motory s nízkym výkonom;
  • dochádza k hluku a trhaniu motora;
  • keď sa používa obvod na triakoch, konštantná U zasiahne motor.

Tento typ ovládača je nainštalovaný vo ventilátoroch, klimatizačných zariadeniach, práčkach a elektrických vŕtačkách. Vykonáva svoje funkcie dokonale, napriek nedostatkom.

Tranzistorový typ

Iným názvom pre regulátor typu tranzistora je autotransformátor alebo PWM regulátor (obvod 2). Mení hodnotu U podľa princípu modulácie šírky impulzu (PWM) pomocou výstupného stupňa, ktorý využíva tranzistory ako IGBT.

Schéma 2 - Regulátor rýchlosti tranzistora PWM.

Spínacie tranzistory sa vyskytujú pri vysokej frekvencii, a preto môžete zmeniť šírku impulzu. Preto sa zmení aj hodnota U. Čím dlhší je pulz a kratšia pauza, tým vyššia je hodnota U a naopak. Pozitívne aspekty použitia tejto odrody sú tieto:

  1. Nízka hmotnosť pri nízkych rozmeroch.
  2. Docela nízke náklady.
  3. Pri nízkych otáčkach žiadny hluk.
  4. Kontrola kvôli nízkym hodnotám U (0, 12 V).

Hlavnou nevýhodou aplikácie je, že vzdialenosť od elektromotora by nemala byť väčšia ako 4 metre.

Kontrola frekvencie

Široko sa používa regulácia rýchlosti rôznych typov motorov z dôvodu frekvencie. Frekvenčná konverzia zaujíma vedúce postavenie na trhu predaja zariadení na reguláciu rýchlosti a pri implementácii mäkkého štartu. Vďaka svojej univerzálnosti je možné ovplyvniť výkon, výkon a rýchlosť akéhokoľvek zariadenia s elektrickým motorom. Tieto zariadenia sa používajú pre jednofázové a trojfázové motory. Používajú sa tieto typy frekvenčných prevodníkov:

  1. Špecializované jednofázové.
  2. Trojfázový bez kondenzátora.

Na reguláciu rýchlosti sa používa kondenzátor, ktorý je súčasťou vinutí jednofázového motora (obvod 3). Tento frekvenčný menič (IF) má kapacitnú R, ktorá závisí od frekvencie prúdiaceho striedavého prúdu. Výstupný stupeň takéhoto meniča je vyrobený na tranzistoroch IGBT.

Schéma 3 - Regulátor frekvenčnej rýchlosti.

Špecializovaný menič má svoje výhody a nevýhody. Výhody sú nasledujúce:

  1. Liečba krvného tlaku bez zásahu človeka.
  2. Stabilita.
  3. Ďalšie funkcie.

Je možné regulovať činnosť elektromotora za určitých podmienok, ako aj ochranu proti preťaženiu a skratovým prúdom. Ďalej je možné rozšíriť funkčnosť pripojením digitálnych snímačov, monitorovaním prevádzkových parametrov a použitím PID regulátora. Nevýhody zahŕňajú obmedzenia kontroly frekvencie a pomerne vysoké náklady.

Pre trojfázové BP sa používajú aj zariadenia na reguláciu frekvencie (schéma 4). Regulátor má na výstupe tri fázy na pripojenie elektromotora.

Schéma 4 - IF pre trojfázový motor.

Táto možnosť má aj svoje silné a slabé stránky. Medzi prvé patria: nízka cena, výber výkonu, široká škála regulácie frekvencie, ako aj všetky výhody jednofázových frekvenčných meničov. Zo všetkých negatívnych stránok možno rozlíšiť tie hlavné: predbežný výber a zahrievanie počas uvedenia do prevádzky.

Výroba domácich majstrov

Ak nie je možné, rovnako ako túžba získať regulátor typu továrne, môžete ho zostaviť vlastnými rukami. Aj keď sa regulátory ako „tda1085“ osvedčili veľmi dobre. Aby ste to dosiahli, musíte sa oboznámiť s teóriou a začať praktizovať. Schémy konštrukcie triaku sú veľmi populárne, najmä regulátor rýchlosti asynchrónneho motora 220v (schéma 5). Uľahčite to. Chystá sa na triak VT138, ktorý sa na tieto účely hodí dobre.

Schéma 5 - jednoduchý regulátor rýchlosti na triaku.

Tento regulátor sa dá tiež použiť na nastavenie rýchlosti jednosmerného motora 12 voltov, pretože je pomerne jednoduchý a univerzálny. Otáčky sú regulované v dôsledku zmeny parametrov P1, ktorá určuje fázu prichádzajúceho signálu, ktorá otvára prechod triakom.

Princíp činnosti je jednoduchý. Keď sa motor naštartuje, spomalí sa, indukčnosť sa zmení na menšiu stranu a prispeje k zvýšeniu U v okruhu „R2-> P1–> C2“. Pri výboji C2 sa triak na nejaký čas otvorí.

Existuje iná schéma. Funguje to trochu inak: poskytovaním opačného typu energie, ktorá je optimálne rentabilná. Do obvodu je zahrnutý pomerne silný tyristor.

Schéma 6 - Regulátor tyristorového zariadenia.

Obvod pozostáva z generátora riadiaceho signálu, zosilňovača, tyristora a časti obvodu, ktorá slúži ako stabilizátor pre rotáciu rotora.

Najuniverzálnejším obvodom je regulátor triaka a dinistora (obvod 7). Je schopný plynulo znížiť rýchlosť otáčania hriadeľa, nastaviť spätný motor (zmeniť smer otáčania) a znížiť počiatočný prúd.

Princíp činnosti obvodu:

  1. C1 je nabitá na U členenie dinistora Dl až R2.
  2. D1 pri prerušení otvára prechod triaku D2, ktorý je zodpovedný za riadenie záťaže.

Napätie záťaže je priamo úmerné zložke frekvencie pri otvorení D2, v závislosti od R2. Obvod sa používa vo vysávači. Obsahuje univerzálne elektronické ovládanie, ako aj schopnosť ľahko pripojiť napájací zdroj 380 V. Všetky podrobnosti by sa mali umiestniť na dosku plošných spojov vyrobenú technológiou laser-železo (LUT). Podrobnosti o tejto technológii výroby dosiek plošných spojov nájdete na internete.

Preto pri výbere regulátora rýchlosti pre elektromotor je možné kúpiť si výrobný závod alebo si ho vyrobiť sami. Vytvorenie domáceho regulátora je pomerne jednoduché, pretože ak rozumiete princípu zariadenia, môžete ho ľahko zostaviť. Pri inštalácii súčastí a pri práci s elektrickou energiou sa musia dodržiavať aj bezpečnostné predpisy.

Kategórie:

Technológie