Điều chỉnh tốc độ của động cơ cảm ứng

Phổ biến nhất là các phương pháp điều khiển tốc độ của động cơ không đồng bộ sau đây: thay đổi điện trở bổ sung của mạch rôto, thay đổi điện áp cung cấp cho cuộn dây stato, thay đổi tần số của điện áp cung cấp, cũng như như chuyển đổi số lượng cực.

Điều chỉnh tốc độ của động cơ cảm ứng bằng cách đưa điện trở vào mạch rôto

Giới thiệu điện trở trong mạch rôto dẫn đến tăng tổn thất điện năng và giảm tốc độ của rôto động cơ do độ trượt tăng, vì n = nО (1 — s).

Quả sung. 1 suy ra rằng khi điện trở trong mạch rôto tăng ở cùng một mômen, thì tốc độ động cơ giảm.

độ cứng đặc tính cơ học giảm đáng kể khi giảm tốc độ quay, điều này giới hạn phạm vi điều khiển ở (2 — 3): 1. Nhược điểm của phương pháp này là tổn thất năng lượng đáng kể, tỷ lệ thuận với độ trượt. Việc điều chỉnh như vậy chỉ có thể thực hiện đối với động cơ cánh quạt. 

Điều chỉnh tốc độ quay của động cơ cảm ứng bằng cách thay đổi điện áp stato

Sự thay đổi điện áp đặt vào cuộn dây stato của động cơ không đồng bộ cho phép bạn điều chỉnh tốc độ bằng các phương tiện kỹ thuật và sơ đồ điều khiển tương đối đơn giản. Để làm điều này, một bộ điều chỉnh điện áp được kết nối giữa mạng dòng điện xoay chiều có điện áp tiêu chuẩn U1nom và stato của động cơ điện.

Khi điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ thay đổi điện áp đặt vào cuộn dây stato, thời điểm tới hạn Mcr của động cơ không đồng bộ thay đổi tỷ lệ với bình phương điện áp đặt vào Uret của động cơ (Hình 3) và độ trượt từ Ureg không phụ thuộc.

Cơm. 1. Đặc tính cơ của động cơ cảm ứng có rôto quấn ở các điện trở khác nhau của điện trở có trong mạch rôto

Cơm. 2. Sơ đồ điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi điện áp stato

Cơm. 3. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ khi thay đổi điện áp đặt vào cuộn dây stato

Nếu momen cản của máy bị dẫn lớn hơn momen khởi động của động cơ điện (Ms> Mstart), sau đó động cơ sẽ không quay, vì vậy cần phải khởi động nó ở điện áp danh định Unom hoặc ở chế độ không tải.

Do đó, có thể điều chỉnh tốc độ quay của động cơ cảm ứng lồng sóc chỉ với tải giống như quạt. Ngoài ra, phải sử dụng động cơ trượt cao đặc biệt. Phạm vi kiểm soát nhỏ, lên đến nkr.

Để thay đổi điện áp, áp dụng máy biến áp tự ngẫu ba pha và bộ điều chỉnh điện áp thyristor.

Cơm. 4.Sơ đồ ổn áp thyristor hệ điều khiển tốc độ vòng kín - động cơ cảm ứng (TRN - IM)

Điều khiển vòng kín của động cơ không đồng bộ được thực hiện theo sơ đồ điều chỉnh điện áp thyristor - động cơ điện cho phép bạn điều chỉnh tốc độ của động cơ không đồng bộ với độ trượt tăng (các động cơ này được sử dụng trong các thiết bị thông gió).

Điều chỉnh tốc độ quay của động cơ cảm ứng bằng cách thay đổi tần số của điện áp nguồn

Do tần số quay của từ trường stato no = 60e/p nên việc điều chỉnh tốc độ quay của động cơ cảm ứng có thể được thực hiện bằng cách thay đổi tần số của điện áp nguồn.

Nguyên tắc của phương pháp tần số để điều chỉnh tốc độ của động cơ không đồng bộ nằm ở chỗ bằng cách thay đổi tần số của điện áp nguồn, theo biểu thức với số cặp cực p không đổi, tốc độ góc có thể được thay đổi bằng từ trường của stato.

Phương pháp này cung cấp khả năng kiểm soát tốc độ trơn tru trong một phạm vi rộng và các đặc tính cơ học có độ cứng cao.

Để đạt được hiệu suất năng lượng cao của động cơ không đồng bộ (hệ số công suất, hiệu suất, khả năng quá tải), cần thay đổi điện áp cung cấp đồng thời với tần số. Quy luật thay đổi lực căng phụ thuộc vào bản chất của momen tải Ms. Ở tải mô-men xoắn không đổi, điện áp stato phải được kiểm soát tỷ lệ thuận với tần số.

Một sơ đồ nguyên lý của một ổ điện tần số được hiển thị trong hình. 5 và các đặc tính cơ học của IM được điều chỉnh tần số được hiển thị trong Hình. 6.

Cơm. 5.Sơ đồ của ổ đĩa tần số

Cơm. 6. Đặc tính cơ của động cơ không đồng bộ có điều tần

Khi tần số f giảm, thời điểm tới hạn giảm nhẹ trong vùng có tốc độ quay thấp. Điều này là do sự gia tăng ảnh hưởng của điện trở hoạt động của cuộn dây stato với sự giảm đồng thời tần số và điện áp.

Tốc độ động cơ không đồng bộ điều chỉnh tần số cho phép bạn thay đổi tốc độ trong phạm vi (20 — 30): 1. Phương pháp tần số là phương pháp hứa hẹn nhất để điều chỉnh động cơ không đồng bộ có rôto lồng sóc. Tổn thất điện năng với sự sắp xếp này là nhỏ vì tổn thất trượt là nhỏ nhất.

Các bộ biến tần hiện đại nhất được chế tạo theo sơ đồ chuyển đổi kép. Chúng bao gồm các bộ phận chính sau: Liên kết DC (bộ chỉnh lưu không điều khiển), biến tần nguồn xung và hệ thống điều khiển.

Liên kết DC bao gồm bộ chỉnh lưu không điều khiển và bộ lọc. Điện áp xoay chiều của mạng cung cấp được chuyển đổi thành điện áp dòng điện một chiều.

Biến tần xung ba pha nguồn có sáu công tắc bóng bán dẫn. Mỗi cuộn dây động cơ được kết nối thông qua công tắc tương ứng của nó với các cực dương và cực âm của bộ chỉnh lưu. Biến tần chuyển đổi điện áp đã chỉnh lưu thành điện áp xoay chiều ba pha có tần số và biên độ mong muốn, điện áp này được đưa vào cuộn dây stato của động cơ điện.

Trong các giai đoạn đầu ra của biến tần, các công tắc nguồn được sử dụng làm công tắc. bóng bán dẫn IGBT… So với thyristor, chúng có tần số chuyển mạch cao hơn, cho phép chúng tạo ra tín hiệu đầu ra hình sin với độ méo tối thiểu.Điều chỉnh tần số đầu ra Điện áp hạ lưu và đầu ra được thực hiện bằng tần số cao điều chế độ rộng xung.

Điều khiển tốc độ chuyển mạch của động cơ cảm ứng Cặp cực

Điều khiển tốc độ từng bước có thể được thực hiện bằng cách sử dụng đặc biệt động cơ cảm ứng đa cấp lồng sóc. 

Từ biểu thức no = 60e/p suy ra khi số cặp cực p thay đổi thì thu được các đặc tính cơ ứng với các tốc độ quay khác nhau đối với từ trường của stato. Vì giá trị của p được xác định bởi các số nguyên nên quá trình chuyển đổi từ đặc tính này sang đặc tính khác trong quá trình điều chỉnh là từng bước.

Có hai cách để thay đổi số cặp cực. Trong trường hợp đầu tiên, hai cuộn dây có số cực khác nhau được đặt trong các rãnh của stato. Khi tốc độ thay đổi, một trong các cuộn dây được kết nối với mạng, trong trường hợp thứ hai, cuộn dây của mỗi pha bao gồm hai phần được kết nối song song hoặc nối tiếp. Trong trường hợp này, số cặp cực thay đổi theo hệ số hai.

Cơm. 7. Sơ đồ chuyển đổi cuộn dây của động cơ không đồng bộ: a — từ sao đơn sang sao kép; b — từ một hình tam giác đến một ngôi sao đôi

Kiểm soát tốc độ bằng cách thay đổi số cặp cực là kinh tế, và các đặc tính cơ học duy trì độ cứng. Nhược điểm của phương pháp này là bản chất giống như bước thay đổi tốc độ của động cơ cảm ứng rôto lồng sóc. Hai động cơ tốc độ có sẵn với các cực 4/2, 8/4, 12/6. Động cơ điện bốn tốc độ 12/8/6/4 cực có hai cuộn dây chuyển mạch.

Tài liệu được sử dụng từ cuốn sách Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Thiết bị điện xí nghiệp nông nghiệp.