- Что такое асинхронный двигатель?
- Двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКР)
- Двигатели с фазным ротором
- 2. Потенциометр панели управления
- 8. Датчик обратной связи
- Принцип работы и число оборотов асинхронных двигателей
- 6. Многоскоростной режим
- Регулирование частоты вращения ДПТ НВ изменением основного магнитного потока
- 5. Аналоговый вход
- Критерии выбора и стоимость
- 7. Импульсный высокочастотный вход
- ШИМ
- Как изготовить своими руками?
- Регулирование частоты вращения ДПТ НВ изменение напряжения в цепи якоря
- Регулировка
- 3. Кнопки панели управления
- Применение.
- Одноканальный регулятор для мотора
- Конструкция устройства
- 9. Сигнал управления по цифровому каналу
- Как выбрать?
- Способы изменения оборотов двигателя
- 4. Сигналы на дискретных входах
- Регулирование частоты вращения ДПТ НВ изменением основного магнитного потока
- Достоинства и недостатки.
Что такое асинхронный двигатель?
Электродвигатели переменного тока нашли достаточно широкое применение в различных сферах нашей жизни, в подъемно-транспортном, технологическом, измерительном оборудовании. Они служат для преобразования электрической энергии, поступающей из сети, в механическую энергию вращающегося вала. Чаще всего используются асинхронные преобразователи переменного тока. В них скорость вращения ротора и статора разные. Между этими активными элементами предусмотрен конструктивный воздушный зазор.
И статор, и ротор имеют жесткий сердечник из электротехнической стали (типовой установки, из пластин), выполняющий роль магнитопровода, а также обмотку, укладывающуюся в конструктивные пазы сердечника. Именно способ организации или укладки обмотки ротора является ключевым критерием для классификации этих машин.
Двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКР)
Здесь используется обмотка в виде алюминиевых, медных или латунных стержней, которые вставляются в пазы в сердечнике и закрываются с двух сторон шайбами (кольцами). Тип соединения этих элементов зависит от мощности двигателя: при малых значениях применяют метод совместной отливки дисков и шатунов, а при больших — раздельное изготовление с последующей сваркой между ними. Обмотка статора подключается по схеме «треугольник» или «звезда».
Двигатели с фазным ротором
Трехфазная обмотка ротора подключается к сети посредством контактных колец на основном валу и щеток. За основу взята схема «звезда». На рисунке ниже показана типовая конструкция такого двигателя.
2. Потенциометр панели управления
В большинстве преобразователей на передней панели, помимо кнопок управления и дисплея, есть кнопка потенциометра, с помощью которой можно изменять скорость вращения двигателя.
Для работы этого регулятора его необходимо активировать, выставив нужный параметр в настройках. Если используются и другие каналы перестройки частоты, указывается приоритет или комбинация (суперпозиция) сигналов.
Часто для удобства используется выносной пульт управления, который крепится на дверце шкафа управления. Это удобно для операторов и позволяет изменять скорость стандартным потенциометром при открывании дверей шкафа. При этом преобразователь защищен от внешних воздействий, а доступ к нему неэлектротехнического персонала закрыт.
8. Датчик обратной связи
Этот датчик обычно является частью ПИД-регулятора. ПИД-регулятор используется для поддержания и регулирования параметров всех процессов. Например, давление или температура.
Только с помощью датчика можно только с помощью преобразователя, например, поддерживать нужное давление в технологической емкости, а также изменять скорость вращения насоса в соответствии с сигналом датчика ПИД-регулятора.
Принцип работы и число оборотов асинхронных двигателей
Рассмотрим эту проблему на примере АДКР, как наиболее распространенного типа электродвигателя в подъемно-транспортном и технологическом оборудовании. Сетевое напряжение подается на обмотку статора, где каждая из трех фаз геометрически смещена на 120°. После подачи напряжения создается магнитное поле, которое за счет индукции создает ЭДС и ток в обмотках ротора. Последнее вызывает электромагнитные силы, заставляющие ротор вращаться. Еще одной причиной, почему все это происходит, а именно возникает ЭДС, является разница в скорости вращения статора и ротора.
Одной из ключевых характеристик любого ADCR является скорость вращения, расчет которой может производиться по следующим условиям:
n = 60f/p, об/мин
где f — частота сетевого напряжения, Гц, p — число пар полюсов статора.
Все технические характеристики указаны на металлической табличке, прикрепленной к корпусу. Но если он по каким-то причинам отсутствует, вам придется вручную определять количество оборотов по косвенным показателям. Как правило, используются три основных метода:
- Расчет количества витков. Полученное значение сравнивается с действующими стандартами на напряжение 220 и 380В (см таблицу ниже),
- При расчете оборотов учитывается диаметральный шаг обмотки. Для определения используется формула вида:
2р = Z1/у,
где 2p — количество полюсов, Z1 — количество пазов в сердечнике статора, y — собственно шаг обмотки.
Стандартные обороты:
- Расчет количества полюсов на сердечнике статора. Используются математические формулы, учитывающие геометрические параметры изделия:
2p = 0,35Z1b/ч или 2p = 0,5Di/ч,
где 2р — число полюсов, Z1 — число пазов в статоре, b — ширина зуба, см, h — высота гребня, см, Di — внутренний диаметр, образованный зубьями сердечника, см.
После этого по полученным данным и магнитной индукции необходимо определить число оборотов, которое сравнивают с паспортными данными двигателей.
6. Многоскоростной режим
Если в процессе используется только несколько определенных частот, их можно запрограммировать заранее и переключать по мере необходимости. Этот режим задания скорости называется многоступенчатым или многоскоростным.
Переключение скорости обычно осуществляется двоичным кодом на определенных дискретных сигналах. Чем больше дискретных сигналов для этой цели предоставляет производитель инвертора, тем больше скоростей можно установить. Если, например, используются 4 входа, можно запрограммировать до 16 желаемых скоростей.
Сигналы для управления многоскоростным режимом удобно снимать с дискретных выходов контроллера.
Регулирование частоты вращения ДПТ НВ изменением основного магнитного потока
Этот способ регулирования в двигателе независимого возбуждения реализуется с помощью реостата в цепи обмотки возбуждения.
Так, при уменьшении сопротивления реостата увеличивается магнитный поток обмотки возбуждения, что сопровождается уменьшением скорости вращения. С увеличением rreg увеличивается частота вращения. Зависимость скорости вращения от тока возбуждения выражается характеристика управления двигатель n=f(IB) при и .
Из выражения (29.5) следует, что при уменьшении магнитного потока Ф частота вращения n возрастает по гиперболическому закону (рис. 29.5, а). Но в то же время падение Ф приводит к увеличению тока якоря Ia = M/(Cm*F). При токе ток якоря достигает значения, то есть падение напряжения в цепи якоря достигает величины, равной половине напряжения, подаваемого на якорь. В этих условиях частота вращения двигателя достигает максимума nmax. При дальнейшем уменьшении тока скорость двигателя начинает уменьшаться, так как из-за интенсивного увеличения тока Ia второе выражение (29.9) растет быстрее, чем первое.
При малом моменте нагрузки на валу двигателя максимальная скорость nmax во много раз превышает номинальную скорость двигателя nном и недопустима по условиям механической прочности двигателя, т е может привести к его «размаху «. Учитывая, что при выборе реостата рег необходимо следить за тем, чтобы частота вращения двигателя не превышала допустимого значения при полностью введенном его сопротивлении.
Для двигателей серии 2Р, например, допускается превышение номинальной скорости не более чем в 2-3 раза. Также необходимо следить за надежностью электрических соединений в цепи обмотки возбуждения двигателя, так как при разрыве этой цепи магнитный поток уменьшается до оставшегося потока магнетизма Fost, где скорость вращения может достигать опасного значения. Вид управляющей характеристики n = f (Ф) зависит от величины момента нагрузки М2 на валу двигателя: с увеличением М2 максимальная скорость nmax уменьшается (рис. 29.5, б).
Рис. 29.5. Регулировочная характеристика двигателя независимого возбуждения
Недостатком рассмотренного способа регулирования скорости вращения является то, что при изменении магнитного потока Ф
угол наклона механического свойства двигателя изменяется.
Рассмотренный способ регулирования скорости прост и экономичен, так как в двигателях с независимым возбуждением ток IB = (0,01 — 0,07) Ia, и поэтому потери в регулирующем реостате невелики.
Однако диапазон регулирования обычно составляет nMAX / nMIN = 2 — 5. Это объясняется тем, что нижний предел скорости обусловлен насыщением машины, что ограничивает величину магнитного потока Ф, а верхний предел частоты при риске «расстояния» двигателя и усиления влияния реакции якоря, искажающее действие которого при ослаблении основного магнитного потока Ф увеличивается и приводит к искрению на коллекторе или к возникновению всеобъемлющего пожара.
5. Аналоговый вход
Как правило, все современные инверторы имеют один или несколько аналоговых входов задания скорости. Аналоговый вход может управляться напряжением или током.
Разница между этими режимами заключается в импедансе опорного источника. Если в режиме аналоговой регулировки скорости по напряжению внутренний нагрузочный резистор может иметь сопротивление от единиц до сотен Ом, то токовый вход работает при сопротивлениях источника более кОм. Переключение режима обычно осуществляется аппаратно, с помощью переключателей или перемычки на плате преобразователя.
Аналоговое входное напряжение обычно может быть выбрано от 0 до 10 В. В этом случае можно запрограммировать точки управляющей характеристики. Например, при необходимости можно запрограммировать нулевую скорость при 5 В, максимальную скорость при 10 В, максимальную скорость при реверсе (реверсивном вращении) при 0 В.
Современные преобразователи также поддерживают отрицательное напряжение на аналоговом входе. В результате диапазон управляющих напряжений расширен до 20 В (-10…+10 В).
Источником аналогового сигнала может быть внешний потенциометр, на который подается опорное напряжение +10 В с выделенного выхода ПЧ. В качестве альтернативы сигнал может подаваться с аналогового выхода контроллера или с генератора скорости через соответствующие детали.
Стоит сказать, что при необходимости связи на скорости двух и более ПЧ синхронизировать их проще всего через аналоговый сигнал, снимаемый с выхода первой ПЧ, подаваемый на вход второй, и т.д.на
Для точной синхронизации (или других целей) сигналы можно масштабировать в программном обеспечении ПЧ, установив желаемое усиление аналогового сигнала.
Недостатком аналогового входа является его подверженность помехам, которые могут быть вызваны дребезгом контактов или внешними помехами. Поэтому аналоговое управление, несмотря на его простоту, применяется редко. При этом используются различные аппаратные и программные методы защиты (фильтры) от помех.
Критерии выбора и стоимость
Для того чтобы выбрать наиболее подходящий тип регулятора, необходимо хорошо представлять разновидности таких устройств:
- Различные виды контроля. Может быть векторной или скалярной системой управления. Первый используется чаще, а второй считается более надежным.
- Мощность регулятора должна соответствовать максимальной мощности двигателя.
- После напряжения удобно выбрать устройство, обладающее наиболее универсальными функциями.
- Частотные характеристики. Регулятор, который вам подходит, должен соответствовать самой высокой частоте, которую использует двигатель.
- Другие свойства. Здесь речь идет о размере гарантийного срока, габаритах и других характеристиках.
В зависимости от назначения и потребительских характеристик цены на регуляторы могут существенно различаться.
В большинстве своем они находятся в диапазоне примерно от 3,5 тысяч рублей до 9 тысяч:
- Регулятор скорости KA-18 ESC предназначен для моделей масштаба 1:10. Стоит 6890 рублей.
- Регулятор скорости MEGA коллекторный (герметичный). Стоит 3605 руб.
- Регулятор скорости для моделей LaTrax 1:18. Цена 5690 руб.
Ровная работа мотора, без рывков и рывков – залог его долговечности. Для контроля этих показателей используется регулятор скорости электродвигателя на 220В, 12В и 24В, все эти преобразователи частоты можно сделать своими руками или купить готовый блок.
7. Импульсный высокочастотный вход
Это довольно специфический вход задания скорости, который относительно редко встречается в инверторе. Скорость устанавливается в зависимости от частоты (или скважности) поступающих импульсов.
Этот способ может быть удобен, когда частоту нужно снимать с любого устройства, имеющего дискретный выход, если частота выходного сигнала зависит от скорости вращения или движения объекта.
При этом источником сигнала может быть оптический или индуктивный датчик, либо энкодер.
Входную частоту можно масштабировать и привязать к желаемому диапазону выходных частот инвертора.
ШИМ
Простейший метод управления скоростью двигателя постоянного тока основан на использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ или ШИМ). Суть этого метода в том, что питающее напряжение подается на двигатель в виде импульсов. При этом частота повторения импульсов остается постоянной, а длительность может изменяться.
Сигнал ШИМ характеризуется таким параметром, как скважность или коэффициент заполнения. Это значение обратно пропорционально коэффициенту заполнения и равно отношению длительности импульса к периоду.
D = (т/т) * 100%
На рисунках ниже показаны сигналы ШИМ с различными рабочими циклами.
При таком методе управления скорость двигателя будет пропорциональна рабочему циклу ШИМ-сигнала.
Простейшая схема управления двигателем постоянного тока состоит из полевого транзистора, на затвор которого подается ШИМ-сигнал. Транзистор в этой схеме действует как электронный ключ, замыкающий один из выводов двигателя на землю. Транзистор включается в момент длительности импульса.
Как поведет себя двигатель при таком включении? Если частота ШИМ-сигнала низкая (единицы Гц), двигатель будет дергаться.
Это будет особенно заметно при небольшой скважности ШИМ-сигнала. При частоте в сотни Гц двигатель будет вращаться непрерывно и скорость его вращения будет изменяться пропорционально скважности. Грубо говоря, мотор будет «воспринимать» среднее значение подводимой к нему энергии.
Существует множество схем для генерации ШИМ-сигнала. Одной из самых простых является схема на основе таймера 555. Требует минимум комплектующих, не нужно настраивать и собирать за один час.
Напряжение питания на цепь VCC может быть в пределах 5 — 16 вольт. В качестве диодов VD1 — VD3 можно взять практически любой диод. Если вам интересно понять, как работает эта схема, вы должны увидеть блок-схему таймера 555. Таймер состоит из делителя напряжения, двух компараторов, триггера, ключа с открытым коллектором и выходного буфера.
Выходы питания (VCC) и сброса (Reset) подключаются к плюсу питания, например +5 В, а земля (GND) к минусу. Открытый коллектор транзистора (выход DISCH) подтянут к плюсу питания через резистор и с него снимается сигнал ШИМ. Вывод CONT не используется, к нему подключен конденсатор.
Выходы компараторов THRES и TRIG объединены и подключены к RC-цепочке, состоящей из переменного резистора, двух диодов и конденсатора. Центральный контакт переменного резистора соединен с контактом OUT. Крайние выводы резистора подключены через диоды к конденсатору, который соединен с землей другим выводом. Благодаря такому включению диодов конденсатор заряжается через одну часть переменного резистора, а разряжается через другую.
В момент включения питания вывод OUT находится на низком логическом уровне, затем, благодаря диоду VD2, на выводах THRES и TRIG также будет низкий уровень. Верхний компаратор переключит выход на ноль, а нижний на единицу. Выход триггера будет установлен в ноль (поскольку на выходе у него есть инвертор), транзисторный ключ закроется, а на выводе OUT будет установлен высокий уровень (поскольку на входе у него есть инвертор).
Тогда конденсатор С3 начнет заряжаться через диод VD1. При заряде до определенного уровня нижний компаратор переключится на ноль, а затем верхний компаратор переключит свой выход на единицу. Выход триггера устанавливается в единицу, транзисторный ключ включается, а на выводе OUT устанавливается низкий уровень. Конденсатор С3 начнет разряжаться через диод VD2 до тех пор, пока не разрядится полностью и компараторы не переведут триггер в другое состояние.
Затем цикл повторится. Приблизительную частоту ШИМ-сигнала, генерируемого этой схемой, можно рассчитать по следующей формуле:
F = 1,44/(R1*C1), Гц
где R1 в омах, C1 в фарадах. При номиналах, указанных на схеме выше, частота сигнала ШИМ будет равна:
F = 1,44/(50000*0,0000001) = 288 Гц.
Объединив две вышеуказанные схемы, мы получим простую схему регулятора скорости двигателя постоянного тока, которую можно использовать для управления скоростью двигателя игрушки, робота, микродрели и так далее
VT1 — полевой транзистор n-типа, способный выдерживать максимальный ток двигателя при заданном напряжении и нагрузке на ось. VCC1 составляет от 5 до 16 В, VCC2 больше или равно VCC1. Вместо полевого транзистора можно использовать биполярный npn-транзистор, транзистор Дарлингтона, оптореле подходящей мощности.
Как изготовить своими руками?
Существуют различные возможности для организации адаптации. Рассмотрим один из них подробнее.
Вот план его работы:
Изначально это устройство разрабатывалось для регулировки коллекторного двигателя на электромобилях. Был примерно один, где напряжение питания 24 В, но эту конструкцию можно использовать и на других двигателях.
Читайте также: Анодное заземление: виды, принцип действия, конструкция и монтаж
Регулирование частоты вращения ДПТ НВ изменение напряжения в цепи якоря
Регулирование скорости двигателя изменением напряжения питания применяют только при IB = const, т е при раздельном питании цепей обмотки якоря и обмотки возбуждения с независимым возбуждением.
Частота вращения в режиме xx n0 пропорциональна напряжению, и не зависит от напряжения, поэтому механические свойства двигателя не меняют угол наклона оси абсцисс при изменении напряжения, а изменяются по высоте и остаются параллельными друг к другу (см рис. 29.4, в).
Для реализации этого метода регулирования необходимо подключить цепь якоря двигателя к источнику питания с регулируемым напряжением. Для управления двигателями малой и средней мощности в качестве такого источника может быть использован регулируемый выпрямитель, где изменение постоянного напряжения осуществляется регулирующим автотрансформатором (АТ), подключенным к входу выпрямителя (рис. 29.6, а).
Для управления двигателями большой мощности целесообразно использовать генератор постоянного тока с независимым возбуждением; работа осуществляется с помощью приводного двигателя (ПД), который обычно используется в качестве трехфазного двигателя переменного тока. Для питания постоянным током цепей возбуждения генератора Г и двигателя Д используется возбудитель В — генератор постоянного тока, выходное напряжение которого поддерживается неизменным.
Описанная схема управления двигателем постоянного тока (рис. 29.6, б) известна как система генератор-двигатель (ДД).
Рис. 29.6. Схема включения двигателей постоянного тока при регулировании скорости изменением напряжения в цепи якоря
Изменение напряжения в цепи якоря позволяет регулировать скорость двигателя в сторону уменьшения от номинальной, так как напряжение выше номинальной недопустимо. При необходимости регулировки скорости вращения выше номинальной можно использовать изменение тока возбуждения двигателя.
Изменение направления вращения (реверс) двигателя, работающего по системе ЗГ, осуществляется изменением направления тока в цепи возбуждения генератора Г переключателем П, т е изменением полярности напряжения на его терминалах.
Если двигатель постоянного тока работает в условиях резкопеременной нагрузки, то для гашения колебаний мощности, потребляемой ПД от трехфазной сети, на валу ПД размещается маховик М, запасающий энергию в период снижения нагрузку на двигатель D и возвращает ее в период интенсивной нагрузки двигателя.
Регулирование скорости изменением напряжения в цепи якоря обеспечивает плавное экономичное регулирование в широком диапазоне nMAX/nMIN ≥ 25 . Наибольшая частота вращения здесь ограничена условиями переключения, а наименьшая — условиями охлаждения двигателя.
Еще одним преимуществом рассматриваемого метода регулирования является то, что он позволяет осуществить нереостатный пуск двигателя при низком напряжении.
Регулировка
Теперь поговорим о том, как регулировать обороты коллекторных двигателей. В связи с тем, что скорость вращения двигателя просто зависит от величины подаваемого напряжения, для этого вполне подойдет любая регулировка, способная выполнять эту функцию.
Вот несколько примеров таких вариантов:
- Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).
- Заводские регулировочные доски, используемые в бытовой технике (особенно можно использовать те, что используются в миксерах или пылесосах).
- Кнопки, используемые в конструкции электроинструмента.
- Бытовые диммеры с равномерным эффектом.
Однако все вышеперечисленные методы имеют очень важный недостаток. Вместе со снижением скорости снижается и мощность двигателя. В некоторых случаях его можно остановить даже одной рукой. В некоторых случаях это может быть приемлемо, но в большинстве случаев является серьезным препятствием.
Хорошей альтернативой является регулирование скорости с помощью тахогенератора. Обычно он устанавливается на заводе. При отклонениях скорости вращения двигателя уже скорректированное питание, соответствующее требуемой скорости вращения, передается на двигатель через симисторы. Если в эту схему встроено управление вращением двигателя, то потери мощности здесь не будет.
Как это выглядит конструктивно? Наиболее распространена реостатная регулировка вращения, выполненная на основе использования полупроводников.
В первом случае речь идет о переменном резисторе с механической регулировкой. Он включен последовательно с коллекторным двигателем. Недостатком является дополнительное выделение тепла и дополнительная трата времени автономной работы. При таком способе регулировки происходит потеря мощности вращения двигателя. Является дешевым решением. Не применимо для достаточно мощных двигателей по указанным причинам.
Во втором случае при использовании полупроводников управление двигателем осуществляется подачей определенных импульсов. Схема может изменять длительность таких импульсов, что в свою очередь изменяет скорость вращения без потери мощности.
3. Кнопки панели управления
То же самое можно сказать и о кнопках, которые обычно имеют обозначения «Вверх» и «Вниз». Эти кнопки, которые также расположены на панели управления инвертора, могут использоваться для постепенного изменения текущей скорости. Шаг изменения для каждого нажатия может быть запрограммирован. Эти кнопки уже обсуждались в способе №1.
Применение.
Двигатели постоянного тока широко используются в различных приложениях. Такие как: краны, экскаваторы, трамваи, электропоезда, тепловозы, теплоходы и так далее. Такие двигатели также используются в электроинструментах. В производстве их можно встретить на станках, где нужно регулировать скорость в очень широком диапазоне.
Это было все для меня. Статья получилась небольшой по объему, но для общего понятия достаточно информативной. Если у вас есть вопросы, задавайте их в комментариях, нажимайте кнопки социальных сетей и подписывайтесь на обновления. До свидания.
Одноканальный регулятор для мотора
Устройство управляет одним двигателем, питающимся от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт.
Конструкция устройства
Основные элементы конструкции регулятора показаны на фото. 3. Устройство состоит из пяти компонентов: двух резисторов переменного сопротивления сопротивлением 10 кОм (№1) и 1 кОм (№2), транзистора модели КТ815А (№3), пары двухсекционных винтов клеммные колодки для подключения двигателя (№ 4) и ввода аккумулятора (№ 5).
Примечание 1: Установка винтовых клемм не является обязательной. Используя тонкий установочный кабель, вы можете подключить двигатель и блок питания напрямую.
9. Сигнал управления по цифровому каналу
Энкодеры часто используются для управления скоростью двигателя (вала или редуктора). В некотором смысле это цифровой датчик обратной связи, контролирующий скорость, позволяющий точно оценить скорость вращения и обеспечить нужную частоту на выходе инвертора.
В последнее время производители инверторов используют энкодер не только для управления скоростью, но и для контроля состояния привода. Например, если энкодер установлен на валу редуктора, и при подаче напряжения на двигатель энкодер не дает ожидаемого сигнала, можно однозначно сказать, что двигатель или редуктор неисправен.
Инвертор выдает ошибку контроллеру и производственная линия останавливается.
Этот метод более совершенен, чем использование тепловых реле, и широко применяется в серьезном оборудовании.
Как выбрать?
Конкретную модель регулятора скорости следует выбирать в соответствии с типом подключаемой электрической машины — коллекторный двигатель, трехфазный или однофазный электродвигатель. В соответствии с этим выбирается определенный преобразователь частоты.
Кроме того, для регулятора скорости необходимо выбрать:
- Тип управления — есть два способа: скалярный и векторный. Первый из них привязан к нагрузке на ось и проще, но менее надежен. Второй задается обратной связью от величины магнитного потока и действует как полная противоположность первому.
- Ток — следует выбирать не меньше или даже больше номинала подключаемого электродвигателя на максимальной скорости, желательно предусмотреть запас, особенно для электронных регуляторов.
- Номинальное напряжение — выбирается в соответствии с величиной разности потенциалов обмоток асинхронного или коллекторного двигателя. Если подключать электрическую машину к заводскому или самодельному регулятору, вероятно, будет именно такой номинал, если их несколько, то регулятор частоты должен иметь широкий диапазон напряжения.
- Диапазон скоростей – выбирается в соответствии с конкретным типом оборудования. Например, для вращения вентилятора достаточно от 500 до 1000 об/мин, а машине может понадобиться до 3000 об/мин.
- Габаритные размеры и вес – выбирайте так, чтобы они соответствовали конструкции оборудования, не мешали работе электродвигателя. Если для регулятора скорости используется подходящая ниша или муфта, размеры подбираются в соответствии с количеством свободного места.
Способы изменения оборотов двигателя
Регулируя скорость трехфазного электродвигателя, применяемого в подъемно-транспортных машинах и оборудовании, можно точно и плавно добиться необходимых режимов работы, что далеко не всегда возможно, например, за счет механических коробок передач. На практике для коррекции скорости вращения используется семь основных методов, которые делятся на два ключевых направления:
- Изменение скорости магнитного поля в статоре. Это достигается регулированием частоты, изменением числа пар полюсов или коррекцией напряжения. Следует добавить, что эти методы применимы к электродвигателям с короткозамкнутым ротором,
- Изменить количество скольжения. Этот параметр можно корректировать за счет напряжения питания, подключения дополнительного сопротивления в электрическую цепь ротора, применения вентильного каскада или двойного питания. Используется для моделей с фазным ротором.
Наиболее распространены методы регулирования напряжения и частоты (за счет применения преобразователей), а также изменение числа пар полюсов (реализуется путем организации дополнительной обмотки с возможностью коммутации).
4. Сигналы на дискретных входах
На дискретных входах, которые можно задать в настройках, можно использовать сигналы для уменьшения или увеличения частоты. Управление аналогично управлению с кнопок, рассмотренному в предыдущем способе.
Шаг изменения и другие параметры также доступны для настройки. Уровень напряжения и другие параметры дискретного сигнала должны соответствовать указанным в инструкции.
Дискретные сигналы в этом случае могут поступать от любого устройства, имеющего дискретный выход – кнопки, реле, датчики, контроллеры.
Регулирование частоты вращения ДПТ НВ изменением основного магнитного потока
Этот способ регулирования в двигателе независимого возбуждения реализуется с помощью реостата в цепи обмотки возбуждения. Так, при уменьшении сопротивления реостата увеличивается магнитный поток обмотки возбуждения, что сопровождается уменьшением скорости вращения. С увеличением r увеличивается частота вращения. Зависимость скорости вращения от тока возбуждения выражается характеристикой управления двигателем n=f(IB) при и .
Из выражения (29.5) следует, что с уменьшением магнитного потока Ф частота вращения ni увеличивается по гиперболическому закону (рис. 29.5, а). Но в то же время уменьшение F приводит к увеличению тока якоря Ia = M/(Cm * F). При протекании ток якоря достигает значения, т е падение напряжения в цепи якоря достигает значения, равного половине напряжения, подаваемого на якорь.
В этих условиях частота вращения двигателя достигает максимума nmax. При дальнейшем уменьшении тока скорость двигателя начинает уменьшаться, так как из-за интенсивного увеличения тока Ia второе выражение (29.9) растет быстрее, чем первое.
При малом моменте нагрузки на валу двигателя максимальная скорость nmax во много раз превышает номинальную скорость двигателя nном и недопустима по условиям механической прочности двигателя, т е может привести к его «размаху «. Учитывая, что при выборе реостата рег необходимо следить за тем, чтобы частота вращения двигателя не превышала допустимого значения при полностью введенном его сопротивлении.
Для двигателей серии 2Р, например, допускается превышение номинальной скорости не более чем в 2-3 раза. Также необходимо следить за надежностью электрических соединений в цепи обмотки возбуждения двигателя, так как при разрыве этой цепи магнитный поток уменьшается до оставшегося потока магнетизма Fost, где скорость вращения может достигать опасного значения.
Вид управляющей характеристики n = f (Ф) зависит от величины момента нагрузки М2 на валу двигателя: с увеличением М2 максимальная скорость nmax уменьшается (рис. 29.5, б).
Рис. 29.5. Регулировочная характеристика двигателя независимого возбуждения
Недостатком рассмотренного способа регулирования скорости вращения является то, что при изменении магнитного потока Ф изменяется угол наклона механической характеристики двигателя.
Рассмотренный способ регулирования скорости прост и экономичен, так как в двигателях с независимым возбуждением ток IB = (0,01 — 0,07) Ia, и поэтому потери в регулирующем реостате невелики.
Однако диапазон регулирования обычно составляет nMAX / nMIN = 2 — 5. Это объясняется тем, что нижний предел скорости обусловлен насыщением машины, ограничивающим величину магнитного потока Ф, а верхний ограничение частоты связано с опасностью дальности двигателя и повышенным влиянием реакции якоря , влияние искажения которой при ослаблении основного магнитного потока F увеличивается и приводит к искрению на коллекторе или к возникновению кругового пожара.
Достоинства и недостатки.
Основные преимущества ДПТ:
1. Простая моторная единица.
2. Скорость вала можно легко изменить.
3. Благодаря высокому крутящему моменту очень хорошие пусковые характеристики.
4. Может использоваться как в качестве двигателя, так и в качестве генератора.
5. По сравнению с некоторыми другими двигателями не большой.
Недостатки:
1. Очень высокая цена.
2. При подключении двигателя к переменной сети также необходимы выпрямительные блоки.
3. Очень часто приходится обслуживать коллекторно-щеточный узел.
4. Коллектор имеет ограниченный срок службы из-за износа.