Когато става въпрос за плъзгащи се електрически двигатели, разбирането на техните методи за контрол на скоростта е от решаващо значение за оптимизиране на тяхната производителност в различни индустриални приложения. Като доставчик на плъзгащи се електрически двигатели, аз съм добре запознат с различните начини за управление на скоростта на тези двигатели. В тази публикация в блога ще проуча основните методологии за контрол на скоростта за плъзгащи се електрически двигатели, ще обясня как работят и ще обсъдя техните предимства и ограничения.
1. Контрол на съпротивлението на ротора
Един от най-разпространените методи за контрол на скоростта на електродвигателите с приплъзване е контролът на съпротивлението на ротора. В асинхронен двигател с контактни пръстени роторната верига е достъпна чрез контактни пръстени. Чрез добавяне на външни резистори във веригата на ротора, скоростта на двигателя може да се регулира.
Как работи
Когато във веригата на ротора се вкара допълнително съпротивление, токът на ротора се намалява. Според характеристиката въртящ момент - скорост на асинхронния двигател, увеличаването на съпротивлението на ротора измества точката на максималния въртящ момент към по-ниска скорост. В резултат на това, за даден момент на натоварване, двигателят работи с намалена скорост.
Приплъзването, което се определя като разликата между синхронната скорост и действителната скорост на ротора на двигателя, също се увеличава с добавянето на съпротивление на ротора. Връзката между въртящия момент (T), тока на ротора (I_{2}) и приплъзването (s) е сложна, но като цяло, с увеличаване на (R_{2}) (съпротивлението на ротора), скоростта, при която двигателят може да достави определен въртящ момент, намалява.
Предимства
- Простота: Този метод е относително лесен за изпълнение. Изисква се само инсталирането на външни резистори и средство за тяхното включване и изключване от веригата. Това го прави рентабилно решение за контрол на скоростта, особено в приложения, където не се изисква широк диапазон от контрол на скоростта.
- Добър начален въртящ момент: Чрез използване на високо външно съпротивление по време на стартиране, двигателят може да произведе висок стартов въртящ момент. Това е от полза при приложения, при които товарът има голяма инерция, като трошачки и конвейери.
Ограничения
- Енергийна неефективност: Допълнителното съпротивление във веригата на ротора разсейва енергията под формата на топлина. Това води до по-ниска обща ефективност на двигателя, особено при по-ниски скорости, където се вмъква повече съпротивление.
- Ограничен диапазон на скоростта: Диапазонът на управление на скоростта на управление на съпротивлението на ротора е ограничен. Тъй като съпротивлението се увеличава, ефективността на двигателя спада значително и има практическо ограничение до колко може да се намали скоростта.
2. Контрол на статорното напрежение
Друг метод за контролиране на скоростта на плъзгащ се електродвигател е чрез промяна на напрежението на статора. Този метод се основава на факта, че въртящият момент, произведен от асинхронен двигател, е пропорционален на квадрата на напрежението на статора.
Как работи
С помощта на регулатор на променливото напрежение може да се регулира напрежението, приложено към статора на двигателя. Когато напрежението на статора се намали, магнитното поле в двигателя се отслабва. Това води до намаляване на въртящия момент, произвеждан от двигателя. За постоянен въртящ момент на натоварване, скоростта на двигателя ще намалее с намаляване на напрежението на статора.
Връзката между напрежението на статора (V_{1}), въртящия момент (T) и скоростта (n) може да бъде получена от еквивалентната верига на асинхронния двигател. Тъй като (V_{1}) намалява, максималният въртящ момент (T_{max}) на двигателя също намалява и двигателят работи при по-ниска скорост за даден товар.
Предимства
- Плавен контрол на скоростта: Контролът на напрежението на статора осигурява относително плавно регулиране на скоростта. Може да се използва в приложения, където се изисква непрекъсната и променлива скорост, като вентилатори и помпи.
- Просто изпълнение: Оборудването, необходимо за контрол на напрежението на статора, като трансформатори с променливо напрежение или регулатори на напрежение в твърдо състояние, е относително просто и лесно за инсталиране.
Ограничения
- Ограничен диапазон на скоростта: Подобно на управлението на съпротивлението на ротора, диапазонът на управление на скоростта на управление на статорното напрежение е ограничен. При много ниски напрежения, двигателят може да не е в състояние да произведе достатъчно въртящ момент, за да задвижи товара, и двигателят може да спре.
- Повишено приплъзване и нагряване: Тъй като напрежението на статора намалява, приплъзването на двигателя се увеличава. Това води до повишено нагряване на ротора, което може да намали живота и ефективността на двигателя.
3. Контрол на променливата честота (VFC)
Регулирането на променливата честота е по-усъвършенстван и ефективен метод за контролиране на скоростта на електродвигателите с приплъзване. Основава се на принципа, че синхронната скорост на асинхронния двигател е право пропорционална на честотата на приложеното напрежение.
Как работи
Задвижване с променлива честота (VFD) се използва за промяна на честотата и напрежението на захранването, подавано към двигателя. Синхронната скорост (n_{s}) на асинхронен двигател се дава по формулата (n_{s}=\frac{120f}{p}), където (f) е честотата на захранващото напрежение и (p) е броят на полюсите на двигателя.
Чрез промяна на честотата (f) с помощта на VFD може да се регулира синхронната скорост (n_{s}). Тогава скоростта на двигателя ще следва промяната в синхронната скорост, при условие че въртящият момент на товара е в рамките на възможностите на двигателя. VFD също регулира напрежението пропорционално на честотата, за да поддържа постоянен поток в двигателя, което помага за предотвратяване на прегряване и осигурява ефективна работа.
Предимства
- Широк диапазон на скоростта: Управлението с променлива честота предлага широк диапазон на управление на скоростта, от много ниски скорости до номиналната скорост на двигателя. Това го прави подходящ за различни приложения, включително такива с високи изисквания за скорост, като машинни инструменти и роботика.
- Висока ефективност: Тъй като VFD регулира скоростта на двигателя и консумацията на енергия според изискванията за натоварване, той може значително да подобри енергийната ефективност на двигателя. Това води до по-ниски оперативни разходи и намалена консумация на енергия.
- Прецизен контрол на скоростта: VFD могат да осигурят прецизен контрол на скоростта с висока степен на точност и повторяемост. Това е от съществено значение в приложения, където постоянната скорост е критична, като например в текстилни фабрики и печатарски преси.
Ограничения
- Висока първоначална цена: Разходите за закупуване и инсталиране на VFD са относително високи в сравнение с други методи за контрол на скоростта. Това включва цената на самото устройство, както и свързаното оборудване за контрол и защита.
- Сложност: VFD са по-сложни от другите устройства за контрол на скоростта. Те изискват правилен монтаж, пускане в експлоатация и поддръжка. В допълнение, електромагнитните смущения (EMI), генерирани от VFD, могат да причинят проблеми в някои електрически системи.
4. Каскадна връзка
Методът на каскадно свързване включва свързване на два или повече асинхронни двигателя с контактни пръстени в каскадно подреждане за постигане на контрол на скоростта.
Как работи
При каскадно свързване роторът на един двигател е свързан към статора на друг двигател. Скоростта на комбинираната система може да се регулира чрез промяна на броя на полюсите на единия или двата двигателя или чрез използване на външни резистори в роторните вериги.
Общата скорост на каскадно свързаните двигатели се определя от взаимодействието между двата двигателя. Чрез промяна на електрическите характеристики на двигателите, като съпротивлението на ротора или броя на полюсите, скоростта на системата може да се променя.
Предимства
- Гъвкавост: Каскадното свързване осигурява гъвкав начин за управление на скоростта на моторната система. Може да се използва в приложения, където се изисква определен диапазон на скоростта и където други методи за контрол на скоростта може да не са подходящи.
- Висок капацитет на въртящ момент: Каскадно свързаните двигатели могат да осигурят по-висок капацитет на въртящ момент в сравнение с един двигател, което е от полза при приложения с натоварвания с висок въртящ момент.
Ограничения
- Сложност: Методът на каскадно свързване е относително сложен, както по отношение на електрическите връзки, така и по отношение на системата за управление. Изисква внимателно проектиране и монтаж, за да се осигури правилна работа.
- Увеличен размер и цена: Използването на множество двигатели в каскадна връзка увеличава размера и цената на моторната система. Това може да не е практично в някои приложения, където пространството и цената са ограничени.
Като доставчик на плъзгащи се електродвигатели, ние предлагаме широка гама от продукти за задоволяване на различни индустриални нужди. НашитеТрифазен асинхронен компресорен двигателе предназначен за приложения с висока производителност, осигурявайки надеждна мощност и ефективна работа. За изисквания за високо напрежение, нашиятВисоковолтови двигатели с плъзгащи пръстениса чудесен избор, с отлична издръжливост и възможности за контрол. И ако имате нужда от двигател със специфично напрежение, нашият6kv двигател с хлъзгащ пръстенможе да отговори на вашето търсене.
Ако се интересувате от нашите плъзгащи електрически двигатели и се нуждаете от повече информация относно методите за контрол на скоростта или други аспекти, моля не се колебайте да се свържете с нас за допълнително обсъждане и потенциална покупка. Ние се ангажираме да ви предоставим най-добрите решения и висококачествени продукти.
Референции
- Fitzgerald, AE, Kingsley, C., & Umans, SD (2003). Електрически машини. Макгроу - Хил.
- Чапман, SJ (2012). Основи на електрически машини. Макгроу - Хил.
- Nasar, SA, & Boldea, I. (1996). Електрически задвижвания: Интегративен подход. CRC Press.