Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Większość nowoczesnych urządzeń gospodarstwa domowego i przemysłowych wykorzystuje maszyny elektryczne, które wykonują pożyteczną pracę. Szeroka gama urządzeń, które należy obracać z różnymi prędkościami, może w nich działać jako narzędzie robocze. Aby zmienić ten parametr, użyj regulatora prędkości silnika.
Miejsce docelowe
Z technicznego punktu widzenia regulator prędkości silnika jest przeznaczony do zmiany ilości obrotów wału w jednostce czasu.Podczas fazy przyspieszania regulacja częstotliwości zapewnia płynniejszą procedurę, niższe prądy itp. W niektórych procesach technologicznych regulator prędkości jest niezbędny do zmniejszenia prędkości ruchu urządzeń, zmiany zasilania lub wtrysku surowców itp.
Jednak w praktyce ta opcja może służyć również innym celom:
- Oszczędność kosztów energii - pozwala ograniczyć straty w momentach rozruchu i zatrzymania obrotów silnika, przełączania prędkości czy regulacji charakterystyki trakcyjnej. Szczególnie istotne w przypadku często uruchamianych silników elektrycznych, które wykorzystują krótkotrwałe tryby pracy.
- Regulacja temperatury, wartości ciśnienia bez ustalania sprzężenia zwrotnego z elementem roboczym lub z tym w asynchronicznych silnikach elektrycznych.
- Miękki start - zapobiega skokowi prądu w momencie załączenia, szczególnie ważny dla silników asynchronicznych o dużym obciążeniu wału. Prowadzi to do znacznego zmniejszenia obciążeń prądowych w sieci oraz eliminuje fałszywe alarmy urządzeń ochronnych.
- Utrzymanie prędkości obrotowej silników elektrycznych trójfazowych na wymaganym poziomie. Istotne przy precyzyjnych operacjach technologicznych, gdzie na skutek wahań napięcia zasilającego jakość produkcji może zostać zakłócona lub na wale występuje inna siła.
- Dostosuj prędkość silnika od 0 do maksymalnej lub z innej prędkości podstawowej.
- Zapewnienie wystarczającego momentu obrotowego przy niskich prędkościach maszyny elektrycznej.
Możliwość zaimplementowania niektórych funkcji dla regulatorów prędkości determinuje zarówno zasadę ich działania, jak i schematyczny projekt.
Jak to działa
Do regulacji prędkości można zastosować metodę obniżania lub zwiększania napięcia, zmiany prądu i częstotliwości dostarczanych do uzwojeń silników elektrycznych asynchronicznych i kolektorowych. Dlatego rozważymy dalsze opcje dotyczące przetwornic częstotliwości i regulatorów napięcia.
Wśród stosowanych w sferze przemysłowej i domowej należy zwrócić uwagę na:
- Wprowadzenie rezystancji roboczej - realizowane za pomocą rezystorów zmiennych, dzielników i innych konwerterów. Zapewnia dobrą redukcję w silnikach jednofazowych dzięki kontroli poślizgu (różnica między polem magnetycznym stojana a prędkością obrotową jednostek asynchronicznych). W tym celu instaluje się silniki elektryczne o większej mocy, aby można je było zasilać mniejszym napięciem. Współczynnik obrotów spadnie do 2 razy.
- Autotransformator - realizowany poprzez przesuwanie styku ruchomego wzdłuż uzwojenia, co zmniejsza lub zwiększa prędkość obrotową silnika elektrycznego. Zaletą tej zasady jest czysta sinusoida AC i duża przeciążalność.
- Tyrystor lub triak - zmienia wartość napięcia zasilania za pomocą pary tyrystorów back-to-back lub wspólnego połączenia z triakiem. Ta metoda ma zastosowanie nie tylko w silnikach asynchronicznych, ale także w innych urządzeniach gospodarstwa domowego - ściemniaczach, przełącznikach itp.
Ryż. 1. Schemat regulatora tyrystorowego
Jak widać na schemacie, napięcie dostarczane do tego samego asynchronicznego jednofazowego silnika elektrycznego przechodzi przez rezystor zmienny R1 do tyrystora D1 i do elektrody sterującej triaka T1. Poruszając gałką regulatora tyrystorowego R1 zmieniamy również prędkość obrotową jednofazowego silnika elektrycznego.
- Tranzystor - umożliwia zmianę kształtu podawanego napięcia poprzez przeliczenie ilości impulsów oraz przerwy czasowej pomiędzy przyłożonym napięciem. Przez co nazwano to modulacją szerokości impulsu, przykład takiego regulatora pokazano na poniższym schemacie.
Tranzystorowa regulacja prędkości
Tutaj jednofazowy silnik asynchroniczny jest zasilany z linii 220V przez prostownik VD1-4, następnie napięcie podawane jest na emiter i kolektor tranzystorów VT1 i VT2. Podając sygnał sterujący do podstaw tych tranzystorów, regulują one prędkość silnika.
- Częstotliwość - zamienia częstotliwość przyłożonego napięcia na uzwojenia jednofazowego lub trójfazowego asynchronicznego silnika elektrycznego. Jest to najnowocześniejsza metoda, wcześniej uważana za drogą, ale wraz z pojawieniem się tanich wysokonapięciowych półprzewodników i mikrokontrolerów stała się najbardziej wydajna. Może być realizowany za pomocą tranzystorów, mikroukładów lub mikrokontrolerów, które mogą zmniejszać lub zwiększać częstotliwość PWM.
Przykład zmiennej prędkości
- Biegun - umożliwia regulację prędkości silnika elektrycznego podczas przełączania liczby cewek w uzwojeniach fazowych, w wyniku czego zmienia się kierunek i wielkość prądu płynącego w każdym z nich. Realizuje się to zarówno przez uzwojenie kilku cewek dla każdej z faz, jak i jednoczesne połączenie cewek szeregowo lub równolegle, zasada ta jest pokazana na poniższym rysunku.
Kontrola prędkości poprzez przełączanie par biegunów
Jak wybrać?
Konkretny model regulatora prędkości należy dobrać w zależności od rodzaju podłączonej maszyny elektrycznej - silnik kolektorowy, silnik elektryczny trójfazowy lub jednofazowy. Zgodnie z tym wybierany jest określony konwerter prędkości.
Dodatkowo dla kontrolera prędkości należy wybrać:
- Typ sterowania - są dwa sposoby: skalarny i wektorowy. Pierwszy z nich jest związany z obciążeniem wału i jest prostszy, ale mniej niezawodny. Drugi jest regulowany przez sprzężenie zwrotne wielkości strumienia magnetycznego i jest dokładnym przeciwieństwem pierwszego.
- Moc - musi być wybrana nie mniej lub nawet więcej niż moc znamionowa podłączonego silnika elektrycznego przy maksymalnej prędkości, pożądane jest zapewnienie marginesu, szczególnie w przypadku regulatorów elektronicznych.
- Napięcie znamionowe - dobierane jest zgodnie z wielkością różnicy potencjałów dla uzwojeń silnika asynchronicznego lub kolektorowego. Jeśli podłączysz jedną maszynę elektryczną do fabrycznego lub domowego regulatora, ta ocena wystarczy, jeśli jest ich kilka, regulator częstotliwości musi mieć szeroki zakres napięcia.
- Zakres prędkości - dobierany w zależności od konkretnego typu sprzętu. Na przykład wystarczy 500 do 1000 obr./min, aby obrócić wentylator, ale maszyna może potrzebować nawet 3000 obr./min.
- Wymiary gabarytowe i waga - dobierz tak, aby odpowiadały konstrukcji sprzętu, nie zakłócały pracy silnika elektrycznego. W przypadku zastosowania odpowiedniej wnęki lub złącza pod regulator prędkości wówczas wymiary dobierane są zgodnie z ilością wolnej przestrzeni.
Połączenie
Sposób podłączenia regulatora obrotów silnika będzie się różnił w zależności od jego rodzaju i zasady działania. Dlatego jako przykład przeanalizujemy jeden z najczęstszych regulatorów częstotliwości, które są używane w różnych dziedzinach.
Przed podłączeniem koniecznie przeczytaj schemat fabryczny. Z reguły można to zobaczyć na samym kontrolerze prędkości lub w paszporcie urządzenia:
Schemat podłączenia sterownika
Dalej za pomocą pinoutu możesz określić ilość pinów, które zostaną użyte do podłączenia sterownika silnika do sieci. W naszym przykładzie rozważ przypadek, w którym używany jest system trójprzewodowy, co oznacza, że potrzebujesz fazy, zera i masy. Z tyłu regulatora są to dwa wyjścia AC i FG:
Pinout regulatora
Następnie należy sprawdzić oznaczenie kolorystyczne złącza z powyższym schematem i porównać je ze wszystkimi elementami silnika elektrycznego, które będą podłączane w Twoim przypadku. Jeśli jakieś piny są zbędne, można je zewrzeć, jak pokazano na powyższym rysunku.
Sprawdź kodowanie kolorami
Jeżeli wszystkie wyjścia regulatora odpowiadają zaciskom silnika elektrycznego, można je połączyć ze sobą oraz do sieci.