При покретању електромотора, потрошња струје се прекорачује за 7 пута, што доприноси прераном квару електричних и механичких делова мотора. Да бисте то спречили, користите контролу брзине мотора. Постоје многи модели фабричког плана, али да бисте сами направили такав уређај, морате знати принцип електромотора и како контролисати брзину ротора.
Опште информације
Наизменични електрични мотори се широко користе у многим областима људског живота, наиме, модели асинхроног типа. Главна сврха мотора као електричне машине је трансформација електричне енергије у механичку . Асинкроно у преводу значи истовремено, пошто се брзина ротора разликује од фреквенције наизменичног напона (У) у статору. Постоје две врсте асинхроних мотора по врсти снаге:
- Једнофазна.
- Три фазе.
Једнофазне се користе за потребе домаћинства, а трофазне се користе у производњи. У трофазним асинхроним моторима (у даљем тексту ТАД) користе се две врсте ротора:
- затворено;
- фаза.
Затворени кругови чине око 95% свих коришћених мотора и имају значајну снагу (од 250 В и више). Тип фазе се структурно разликује од крвног притиска, али се ретко користи у поређењу с првим. Ротор је челична фигура цилиндричног облика која се поставља унутар статора, а на његову површину је утиснута језгра.
Кавез и ротор са кавезима веверице
Високо проводљиви бакар (за машине велике снаге) или алуминијумске шипке (за машине мање снаге) лемљени или уграђени у површину језгре и кратки спојеви са крајева два прстена играју улогу електромагнета са половима окренутим према статору. Шипке за наматање немају никакву изолацију, јер је напон у таквом намоту нула.
Чешће се користи за шипке мотора средње снаге алуминијума које карактерише ниска густина и велика електрична проводљивост.
Да би се смањиле веће хармонике електромоторне силе (ЕМФ) и да би се искључила пулсација магнетног поља, шипке ротора на одређени начин имају израчунати угао нагиба у односу на ос ротације. Ако се користи електромотор мале снаге, жљебови су затворене конструкције које раздвајају ротор од зазора како би се повећала индуктивна компонента отпора.
Ротор у облику фазног дизајна или врсте карактерише навијање, његови крајеви су спојени у облику "звезде" и причвршћени су на контактне прстенове (на осовини), дуж којих се графитне четке клизе. Да би се уклонили вртложне струје, површина намотаја је прекривена оксидним филмом. Поред тога, у круг намотаја ротора додаје се отпорник који вам омогућава да промените отпор (Р) круга ротора да бисте смањили улазне струје (Ип). Струје под притиском негативно утичу на електричне и механичке делове електромотора. Променљиви отпорници који се користе за контролу Ип:
- Метал или степен са ручним пребацивањем.
- Течност (услед урањања у дубину електрода).
Четке од графита троше се, а неки модели су опремљени дизајном кратког споја који подиже четке и затвара прстенове након покретања мотора. ХЕЛЛ-ови са фазним ротором су флексибилнији у погледу регулације Ип.
Карактеристике дизајна
Индукциони мотор нема изражене полове, за разлику од једносмерног мотора. Број полова одређује се бројем намотаја у намотима фиксног дела (статора) и начином спајања. У асинхроној машини са 4 завојнице магнетни флукс пролази. Статор је израђен од лимова од специјалног челика (електрични челик), смањујући вртложне струје на нулу, при чему долази до значајног загревања намотаја. Доводи до масовног интер-окретног круга.
Гвожђе или језгра ротора притишће се директно на осовину. Постоји минимални ваздушни размак између ротора и статора. Намот ротора је направљен у облику кавеза „веверице“, а израђен је од бакарних или алуминијумских шипки.
У електромоторима снаге до 100 кВ користи се алуминијум који има малу густину - за уливање у уторе језгре ротора. Али упркос таквом уређају, мотори ове врсте се загревају. Да би решили овај проблем , вентилатори се користе за присилно хлађење, који су монтирани на осовину. Ови мотори су једноставни и поуздани. Међутим, мотори троше велику струју током покретања, 7 пута већу од називне. Због тога имају низак стартни обртни момент, јер већина енергије електричне енергије иде на загревање намотаја.
Електрични мотори, који имају повећан стартни обртни момент, разликују се од уобичајеног асинхроног дизајна ротора. Ротор је направљен у облику двоструког „кавеза веверице“. Ови модели су слични фазним врстама израде ротора. Састоји се од унутрашњих и спољних „ћеверових ћелија“, при чему је спољна почетна и има велику активну и малу реактивну Р. Спољашња има малу активну и високо реактивну Р. Када се брзина повећава, прелазим у унутрашњу ћелију и ради као ротор у кавезу веверица.
Принцип рада
Кад течем дуж намота статора, у сваком од њих се ствара магнетни ток (Ф). Ови ф се померају за 120 степени један у односу на други. Добијени ф се окреће, стварајући електромоторну силу (ЕМФ) у алуминијумским или бакарним проводницима. Као резултат тога ствара се почетни магнетни момент електромотора, а ротор се почиње окретати. Овај поступак се назива и у неким изворима клизања (С), која показује разлику у фреквенцији н1 електромагнетног поља покретача, која постаје већа од фреквенције добијене ротирањем ротора н2. Израчунава се у проценту и има облик: С = ((н1-н2) / н1) * 100%.
Вриједност С при почетном покретању електромотора је отприлике 1, али с повећањем вриједности н2 постаје мања. У овом тренутку ја се у ротору смањује, па ЕМФ постаје мањи од називне вредности. Када је у празном ходу, С је минималан, али с порастом момента статичке интеракције ротора и статора, ова вредност достиже критичну вредност. Ако важи следећа неједнакост: С> Сцр, онда мотор ради нормално, али ако је вредност Сцр прекорачена, може се „преврнути“. Преокрет узрокује нестабилан рад, али временом нестаје.
Начини подешавања брзине
Да бисте спречили негативне ефекте током покретања, потребно је смањити брзину електромотора на 220 В или 380 В. Постоји неколико начина да се то постигне:
- Промена вредности Р ланца ротора.
- Промените У намотаја статора.
- Промените фреквенцију У.
- Пребацивање пола.
Када промените вредност Р дела ротора уз помоћ додатних отпорника, смањује брзину, али као резултат тога снага се смањује. Због тога се добија значајан губитак електричне енергије. Ову врсту регулације треба применити на фазни ротор.
Приликом промјене вриједности У на завојници статора могуће је механичко или електрично управљање брзином окретаја ротора. У овом случају се користи регулатор У. Употреба ове методе омогућава вам да га користите само с обзиром на оптерећење вентилатора (на пример, контрола брзине вентилатора 220в). За све остале случајеве користе се трофазни аутоматски трансформатори који вам омогућавају несметано мењање вредности У или тиристорских регулатора.
На основу формуле зависности брзине ротације од фреквенције довода У могуће је регулисати број обртаја ротора. Фреквенција ротирајућег магнетног поља статора израчунава се формулом: Нст = 60 * ф / п (ф је фреквенција мреже напајања струјом, п је број парова полова). Ова метода пружа могућност глатке контроле брзине обртања дела ротора. Да бисте постигли високу ефикасност, потребно је променити фреквенцију и У. Ова метода је оптимална за моторе са кавезима са веверицама, јер су губици снаге минимални. Постоје две методе за промену броја парова:
- У статор (у жлебовима) морају се поставити 2 намота различитог броја п.
- Намота се састоји од два дела спојена паралелно или у низу.
Главни недостатак ове методе је одржавање степенасте нарави промене фреквенције електромотора из кавеза веверице.
Врсте и критеријуми за избор
Да бисте одабрали регулатор, морате се водити одређеним карактеристикама за одређени случај. Међу свим критеријумима можете одабрати следеће:
Према врсти управљања. За моторе сакупљача користе се регулатори са векторским или скаларним системом управљања.- Снага је главни параметар на којем морате надоградити.
- У опсег
- По фреквенцијском опсегу. Морате одабрати модел који испуњава корисничке потребе за одређени случај.
- Остале карактеристике, које укључују гаранцију, димензије, опрему.
Поред тога, регулатор се бира моћније од самог електромотора према формули: Прег = 1, 3 * Пмот (Прег, Пмот - снага регулатора и мотора, респективно). Мора бити изабран за различите опсеге У, јер свестраност игра важну улогу.
Тиристорски уређај
У овом моделу, приказаном на шеми 1, користе се 2 тиристора, која су спојена супротно-паралелно, мада се могу заменити једним триаком.
Шема 1 - Тиристорско подешавање брзине колекторског мотора без губитка снаге.
Овај круг регулира отварањем или затварањем тиристора (триац) током фазног прелаза кроз неутрални. За исправно управљање мотором сакупљача користе се следеће методе модификације круга 1:
- Уградња заштитних ЛРЦ кругова који се састоје од кондензатора, отпорника и пригушница.
- Додавање улазног капацитета.
- Употреба тиристора или тријака чија струја премашује називну вредност струје мотора у распону од 3..8 пута.
Ова врста регулатора има предности и мане. Први укључују ниску цену, малу тежину и величину. Други треба да садржи следеће:
- употреба за моторе мале снаге;
- чује се шум и трзање мотора;
- када користите круг на тријацима, константа У удара у мотор.
Ова врста регулатора уграђена је у вентилаторе, клима уређаје, веш машине и електричне бушилице. Своје функције обавља савршено, упркос недостацима.
Тип транзистора
Други назив регулатора типа транзистора је аутотрансформатор или ПВМ регулатор (склоп 2). Она мења вредност У према принципу модулације ширине импулса (ПВМ) користећи излазни ступањ, који користи транзисторе попут ИГБТ.
Шема 2 - ПВМ транзисторски регулатор брзине.
Пребацивање транзистора догађа се великом фреквенцијом и захваљујући томе можете променити ширину импулса. Због тога ће се променити и вредност У: Што је дужи импулс и краћа је пауза, већа ће бити и вредност обрнуто. Позитивни аспекти употребе ове сорте су следећи:
- Мала тежина при малим димензијама.
- Прилично ниска цена.
- На ниским обртајима, без буке.
- Управљање због ниских вредности У (0..12 В).
Главни недостатак апликације је да удаљеност електромотора не смије бити већа од 4 метра.
Регулација фреквенције
Контрола брзине разних врста мотора због фреквенције је широко коришћена. Претварање фреквенција заузима водећу позицију на продајном тржишту уређаја за контролу брзине и имплементацију софт старт-а. Због своје свестраности, могуће је утицати на снагу, перформансе и брзину било ког уређаја електричним мотором. Ови уређаји се користе за једнофазне и трофазне моторе. Користе се следећи типови фреквентних претварача:
- Специјализовани једнофазни.
- Три фазе без кондензатора.
За контролу брзине користи се кондензатор, приложен намотима једнофазног мотора (круг 3). Овај фреквентни претварач (ИФ) има капацитивни Р, што зависи од фреквенције проточне наизменичне струје. Излазни степен таквог претварача се врши на ИГБТ транзисторима.
Шема 3 - Регулатор брзине фреквенције.
Специјализовани претварач има своје предности и мане. Предности су следеће:
- Управљање крвним притиском без људске интервенције.
- Стабилност.
- Додатне функције.
Могуће је контролирати рад електромотора под одређеним условима, као и заштитити од преоптерећења и струје кратког споја. Поред тога, могуће је проширити функционалност повезивањем дигиталних сензора, надгледањем радних параметара и коришћењем ПИД контролера. Недостаци укључују ограничења регулације фреквенције и прилично високе трошкове.
За трофазне БП налазе се и уређаји за регулацију фреквенције (шема 4). Регулатор има три фазе на излазу за спајање електромотора.
Шема 4 - ИФ за трофазни мотор.
Ова опција такође има своје снаге и слабости. Први укључују следеће: низак трошак, избор снаге, широк распон регулације фреквенције, као и све предности једнофазних претварача фреквенције. Међу свим негативним странама, могу се разликовати главне: предизбор и загревање током покретања.
Израда сопствених производа
Ако не постоји могућност, као и жеља за набавком фабричког регулатора, онда га можете саставити властитим рукама. Иако су се регулатори попут "тда1085" показали врло добро. Да бисте то учинили, потребно је да се упознате са теоријом и почнете да вежбате. Шеме триак дизајна су веома популарне, посебно регулатор брзине асинхроног мотора 220 В (шема 5). Нека буде лако. Он иде на ВТ138 триац, добро прилагођен за ове сврхе.
Шема 5 - Једноставан регулатор брзине на тријацу.
Овај регулатор се такође може користити за подешавање брзине истосмјерног мотора од 12 волти, јер је прилично једноставан и свестран. Окретачи се регулишу због промене параметара П1, која одређује фазу долазног сигнала, који отвара тројански прелаз.
Принцип рада је једноставан. Када се мотор покрене, он се успорава, индуктивност се мења на мању страну и доприноси повећању У у кругу „Р2-> П1-> Ц2“. Са пражњењем Ц2, триац се отвара неко време.
Постоји још једна шема. Дјелује на мало другачији начин: пружањем обратне врсте енергије која је оптимално исплатива. У круг је укључен прилично моћан тиристор.
Шема 6 - Регулатор тиристора уређаја.
Круг се састоји од генератора управљачког сигнала, појачала, тиристора и дела кола који делује као стабилизатор за ротацију ротора.
Најуниверзалнији круг је регулатор на триац и динистор (круг 7). Он је у стању да глатко смањује брзину ротације вратила, подешава повратни мотор (мења смер ротације) и смањује почетну струју.
Принцип рада кола:
- Ц1 се наплаћује до У пробоја диниста Д1 до Р2.
- Д1 при пробијању отвара транзицију тријаца Д2, који је одговоран за контролу оптерећења.
Напон оптерећења је директно пропорционалан фреквенцијској компоненти приликом отварања Д2, зависно од Р2. Круг се користи у усисивачима. Садржи универзално електронско управљање, као и могућност једноставног повезивања напајања од 380 В. Сви детаљи требају бити постављени на штампану плочу израђену технологијом ласерског гвожђа (ЛУТ). Појединости о технологији израде плоча могу се наћи на Интернету.
Дакле, при избору регулатора брзине за електрични мотор могуће је купити фабрички или га сами израдити. Направити домаћи регулатор је прилично једноставан, јер ако разумете принцип уређаја, лако га можете саставити. Поред тога, приликом постављања делова и рада са електричном енергијом морају се поштовати сигурносна правила.