Устройство трехфазного электродвигателя: Трехфазный асинхронный двигатель

Содержание

Устройство и схема трехфазного асинхронного двигателя

Высокий показатель КПД, обеспечение требований защиты и безопасности, потребление электроэнергии сравнительно с выходной мощностью составляет 40%: низковольтный двигатель асинхронный трехфазный в странах с развитыми отраслями промышленности востребован буквально при любом типе производства.

За счет использования статора и подвижного ротора создается электромагнитный момент с передачей вращения на приводимый механизм. Разницы скорости вращения магнитного поля ротора и статора обусловила название асинхронный трехфазный двигатель, для определения разницы используется термин «скольжение».

Продуманная система вентиляции, двухслойная обмотка с использованием нагревостойких материалов, стандартизированные установочные размеры с использованием фланцев, лап или одновременно оба крепления – низковольтные асинхронные двигатели характеризуются максимально высокими показателями безопасности и долговечности эксплуатации.

Двигатель асинхронный трехфазный имеет следующие конструктивные и опциональные возможности: установка температурных и вибрационных датчиков, возможно вращение в обе стороны – реверс, удобный монтаж. Схема трехфазного асинхронного двигателя может включать антиконденсатный обогрев – продуманная система охлаждения, отвода тепла, циркуляционный, принудительный вентилятор, охлаждение водяное или через ребра.

Материал ротора – медь или литой под давлением алюминий, корпус – чугун, при необходимости наносится дополнительная защита от коррозии.

Устройство трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

1 — вал

8 — кожух вентилятора

2, 6 — подшипники

9 — сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой

3, 7 — подшипниковые щиты

10 — сердечник статора с обмоткой

4 — коробка выводов

11 — корпус

5 — вентилятор

12 — лапы

Асинхронные двигатели – преимущества, сферы применения

Номинальная мощность двигателя – это фактически механическая мощность вала в рабочем режиме, согласно ГОСТ 12139 эти показатели варьируются от 0,06 до 400 кВт. Синхронная частота вращения регламентируется ГОСТ 10683 – 73, её показатели: 500, 600, 750, 1500, 3000 об/минуту при частоте 50 Гц. Установочные размеры классифицируются согласно ГОСТ 4541 (устройство трехфазного асинхронного двигателя определяет конкретный вид установки)

Полная реализация преимуществ использования асинхронных трехфазных двигателей зависит от правильного подбора устройства по характеристикам и использования защитных систем пуска. К примеру, тиристорные пусковые устройства (ТПУ) обеспечивают плавное нарастание тока, стабилизируют ток в условиях ограничений по мощности, при работе насосных систем исключают удар обратного клапана, так называемый, обратный «гидродинамический удар», и обеспечивают защиту двигателя при любых аварийных режимах работы сети.

Устройство трехфазного асинхронного двигателя подходит для дерева, металлообработки, производства строительных материалов, вентиляционных, насосных систем, котельного оборудования. Практически везде, где имеют место моторы с вращающимися частями, применение низковольтных асинхронных двигателей целесообразно с точки зрения надежности, безопасности, и выгодно с позиции экономии расходов на обслуживание и оплату электроэнергии.

Схема трехфазного асинхронного двигателя и устройство агрегата приведены выше.

Трехфазные асинхронные электродвигатели по доступным ценам от «Электроресурс»

Компания «ЭЛЕКТРОРЕСУРС» специализируется на реализации двигателей различных типов. Среди  прочих видов продукции, представленных на сайте, имеются трехфазные асинхронные взрывозащищенные электродвигатели. Их ротор изготовлен в короткозамкнутой обмотке. По форме она напоминает беличью клетку. Продукция создается в полном соответствии с актуальными стандартами качества. Обратите внимание на устройство трехфазного оборудования — конструкцию электродвигателей. В состав входит две базовые части: статор и ротор. Первый элемент – неподвижен, второй – совершает вращательные движения. Ротор находится внутри статора. Как правило, их отделяет незначительное расстояние, составляющее от 0,5 до 2-х мм, называемое воздушным зазором. Статор включает корпус, внутрь которого заключен сердечник с обмоткой. Он создается на основе особого сорта технической стали. Толщина одного листа составляет около 0,5 мм. В качестве дополнения она покрывается изолирующим составом. Благодаря конструктивным особенностям вихревые потоки, появляющиеся при перемагничивании, существенно снижаются.

«ЭЛЕКТРОРЕСУРС» занимается изготовлением и последующей продажей продукции. Предлагаем качественные трехфазные электрические двигатели, подходящие для различных видов оборудования. Сфера применения достаточно обширна. Наиболее часто эти изделия используются в следующих областях:

  • металлообработке;
  • подъеме грузов;
  • ткачестве;
  • деревообработке.

Изделия, предлагаемые в продажу нашей компанией, используются при создании вентиляционных систем, землеройных агрегатов, подъемных механизмов, наносных систем, приборов бытового назначения.

Основные свойства асинхронных трехфазных электродвигателей, на которые следует обратить внимание при приобретении:

  • режим функционирования (продолжительный, кратковременный и так далее)
  • номинальная мощность;
  • номинальный момент вращения;
  • номинальная частота вращения.

В чем преимущества трехфазного асинхронного электрооборудования?

В этот список включаются следующие особенности:

  1. Наличие возможности прямого подсоединения к источнику питания. При этом нет никакой необходимости в пускорегулирующих приспособлениях.
  2. Самостоятельный запуск группы двигателей, входящих в состав одной или нескольких секций питания при условии непродолжительного обесточивания и возобновления питания в дальнейшем. Это становится возможным за счет станционного автоматического оборудования.
  3. Легкость обслуживания.
  4. Простота эксплуатации.
  5. Ценовая доступность двигателей.
  6. Высокая степень надежности, что определяет обширный спектр использования в промышленной сфере.
  7. Стойкость к перепадам в сети.
  8. Бесперебойное функционирование трехфазных электродвигателей на участках, находящихся на высоте одного километра над уровнем моря.
  9. Способность сохранять эксплуатационные свойства в температурном диапазоне от – 40°С до +40 °С. При этом показатели влажности воздушной среды могут достигать 98% (но не превышать указанную концентрацию).

Еще одна важная способность электродвигателей – прием разных механических перегрузок при несущественных изменениях коэффициента полезного действия. Все двигатели характеризуются высокой степенью надежности. Вы можете убедиться в этом, оформив у нас покупку электродвигателей.

Виды асинхронных трехфазных электродвигателей

Предлагаются следующие виды:

  • асинхронные трехфазные ЭД с фазным ротором;
  • трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

С помощью наших сотрудников вы подберете асинхронные электродвигатели, подходящие для конкретной цели.

Электрические значения электродвигателей

Температурный класс Т4.Класс энергоэффективности (IE) в соответствии с МЭК 60034-30-2008, ГОСТ Р МЭК 54413-2011. Мощности регламентированы для температуры окружающей среды 40°С. Превышение температуры по классу B.


Трехфазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором охлаждаются за счет наружной системы


 привязка мощности и установочных размеров    

 по стандарту ГОСТ 31606-2012

 степень защиты

 IP54, IP55 (электродвигатель АИР) по ГОСТ17494-87

 степень защиты

 IP23 (электродвигатель АМН) 

 изоляция класса нагревостойкости

 «F» по ГОСТ8865-93 

 по способу монтажа, исполнения

 IM1081, IM2081, IM3081, IM3681, IM2181 и др. по ГОСТ2479

 климатическое исполнение

 У1, У2, У3 по ГОСТ15150-69 

режим работы

 S1 

 способ охлаждения

 1С-0151 по ГОСТ20459-87 

 уровень шума в режиме холостого хода

 2 класса по ГОСТ16372-93 


ВА160SA8

«Устройство трехфазного асинхронного электродвигателя»

                                     Устройство

         трёхфазного асинхронного электродвигателя

 

 

Схемы включения обмоток асинхронного двигателя

 

 

«Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором»

 Цель работы:

1) Ознакомление с устройством, принципом действия и характеристиками трехфазного асинхронного электродвигателя;

2) Приобретение практических навыков пуска, эксплуатации и остановки асинхронного двигателя;

3) Получение экспериментального подтверждения теоретических сведений о характеристиках асинхронного двигателя.

Основные теоретические положения

Устройство трехфазных асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели являются простейшими из электрических машин. Любой из них имеет две обязательные части — неподвижный статор и вращающийся ротор. Для всех трехфазных асинхронных двигателей статоры выполнены конструктивно одинаковыми, но по устройству обмотки ротора двигатели должны быть подразделены на два типа—с короткозамкнутой обмоткой (короткозамкнутые) и с фазной обмоткой (двигатели с фазным ротором, носящие также название двигателей с контактными кольцами).

Трехфазный двигатель предназначен для включения в трехфазную сеть, поэтому он обладает обмоткой статора, составленной из трех фазных обмоток, при прохождении через которые токи, поступающие из промышленной трехфазной сети, возбуждают вращающееся магнитное поле. Это поле, пересекая проводники обмотки ротора, наводит в них ЭДС, благодаря чему в замкнутых обмотках ротора течет ток. Взаимодействие вращающегося магнитного поля, создаваемого переменным током в обмотке статора и проводниками с током в обмотке ротора, приводит к возникновению вращающего момента. Так как вращение магнитного поля статора происходит асинхронно с вращением ротора, двигатель называют асинхронным.

На рис. 1 схематически представлена конструктивная схема поперечного разреза асинхронного двигателя, состоящего из корпуса (станины) статора 1, отлитой из чугуна, стали или алюминиевого сплава и закрепляемой на специальной опоре 5, называемой лапой.

В станину установлен сердечник статора 2, выполненный в виде полого цилиндра, собранного из отдельных тонких листов специальной электротехнической, стали, изолированных друг от друга лаком, обладающим высокими диэлектрическими свойствами для уменьшения потерь мощности в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи. Сердечник закрепляется внутри станины с помощью прокладок 4, сделанных из немагнитного материала во избежание образования в них магнитных полей и, следовательно, вихревых токов.

Рис. 1

По внутренней поверхности сердечника статора прорезаны специальные пазы 3, в которые укладываются три одинаковые фазные обмотки, сдвинутые на угол 1200. Обмотки выполняются изолированным медным или алюминиевым проводом и закрепляются в пазах специальными диэлектрическими клиньями. Фазные обмотки соединены между собой треугольником или звездой в зависимости от величины подводимого к двигателю напряжения.

Ротор асинхронного двигателя собирается, как и статор, из тонких лакированных листов электротехнической стали, оснащается пазами, в которые уложена и закреплена обмотка ротора. Обмотка ротора может быть, как уже указывалось выше, короткозамкнутой или фазной.

Короткозамкнутая обмотка, иначе называемая обмоткой типа беличьей клетки, показана на рис. 2. Она состоит из толстых проводящих стержней (медь, алюминий), соединенных по торцам кольцами из того же материала, что и стержни. Иногда, для двигателей малой и средней мощности, ее изготовляют путем заливки расплавленного алюминиевого сплава в продольные пазы сердечника. Одновременно при этом отливаются и коротко замыкающие торцевые кольца. Двигатели с короткозамкнутым ротором просты в изготовлении, надежны в эксплуатации, но к их недостаткам следует отнести сравнительно небольшой пусковой момент. Поэтому их применение ограничивается использованием в приводах машин, где не требуется большой пусковой момент, а также в машинах малой мощности и при изготовлении микродвигателей.

Устройство фазной обмотки ротора аналогично устройству обмотки статора. В продольные пазы сердечника ротора укладываются три одинаковые изолированные обмотки (фазы), выполненные по типу статорных, то есть смещенных друг относительно друга на 1200. При этом концы фаз объединены в звезду в общей точке, а начала присоединены к трем контактным кольцам, сделанным из меди или из износостойкой латуни и размещенным на валу. С помощью угольных или медно-графитовых токосъемных щеток, прижимающихся к кольцам, в каждую фазу обмотки ротора можно ввести добавочное активное сопротивление регулировочных или пусковых реостатов.

+

Рис. 2

С увеличением активного сопротивления обмотки ротора уменьшается пусковой ток, что облегчает запуск двигателя и увеличивает пусковой момент. Кроме того, изменяя с помощью реостата активное сопротивление цепей ротора, можно регулировать частоту вращения двигателя.

Все перечисленные факторы позволяют применять двигатели с фазным ротором для привода машин и механизмов, требующих при пуске больших пусковых моментов (компрессоры, подъемно-транспортные механизмы и т.д.).

 

Трехфазный асинхронный электродвигатель: устройство и принцип действия

 

Трехфазный асинхронный электродвигатель был изобретен Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским в 1889 году. Его устройство с того времени частично изменилось, а вот принцип действия остался прежним. Сегодня двигатели, имеющие фазные и короткозамкнутые роторы, используются повсеместно в станках, оборудовании, телемеханике и автоматике.

 

Устройство трехфазного электродвигателя

 

Конструктивно устройство двигателя переменного тока не является сложной системой, он состоит из типичного ротора и статора. Внутренняя сторона сердечника статора оснащена пазами, в которых умещаются обмотки.

Обмотка ротора отличается тем, что не обладает электрическим соединением ни со статорной обмоткой, ни с сетью. Присоединение концов обмоток статора происходит по схемам, которые называются «треугольник» и «звезда» из-за визуального сходства фигур.

Классификация трехфазных электродвигателей осуществляется на основании различий в устройстве ротора. Он может быть:

  • короткозамкнутым;
  • фазным.

Устройство короткозамкнутого ротора предполагает наличие обмотки, выполненной на цилиндре, который состоит из множества медных штырей. В профессиональной лексике ее называют «беличьей клеткой». Устройство асинхронного электродвигателя с меньшими показателями мощности немного отличается, его стержни заливают алюминием.  

Принцип действия фазного ротора совершенно не отличается от короткозамкнутого. Он имеет обмотку аналогичную статорной, в большинстве конструкций из концов обмотки собирают звезду, свободные части ведут к контактным кольцам.

 

Принцип действия двигателя

 

Обмотка электродвигателя, которая располагается в пазах статора, когда через нее проходит трехфазный переменный ток, образует вращающееся магнитное поле. По принципу действия при изменении переменного тока магнитное поле меняет ориентацию. Если ротор трехфазного двигателя обращается со скоростью вращения магнитного поля, то такая скорость называется синхронной.

Ток индуцирует в стержнях «беличьей клетки», короткозамкнутых с торцов кольцами. Именно поэтому асинхронный трехфазный двигатель также называется индукционным. Электричество возникает в роторе в результате магнитной индукции, а не прямым электрическим соединением.

Для содействия возникновению такой электромагнитной индукции внутрь ротора устанавливается изолированный сердечник из тонких слоев стали. Они помогают минимизировать потери на вихревые токи. Такое устройство является одним из важнейших преимуществ трехфазного электродвигателя, который относится к числу самозапускающихся.

Принцип действия двигателя определяет возможные режимы функционирования. Пуск — начальный этап работы. На данном этапе ток пускается на обмотку и возникают вращающиеся магнитные поля. Когда сила трения становится меньше электродвижущей, запускается вращение ротора.

Двигательный режим асинхронного электродвигателя является основным этапом, когда электродвижущая сила превращается в механическое вращение. Если двигатель не соединен с иными устройствами и на вал не возлагается нагрузка, образуется холостой ход.  

Исходя из принципа действия двигателя, генераторный режим запускается в случае, если обороты вала начинают превышать скорость вращения магнитного поля. Достичь этого можно только принудительным способом, например, с помощью иного агрегата.  

Электромагнитное торможение используют в крайних случаях, поскольку данный режим сопровождается выделением большого количества тепла. Возникает в случае искусственного изменения направления вращения ротора на кардинально противоположное.

 

Устройство трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

 

Преимущества трехфазного асинхронного электродвигателя        

 

Все преимущества трехфазного двигателя связаны с его несложной конструкцией и принципом действия. Он имеет широкую сферу применения в химической, газовой, угледобывающей промышленностях, в производстве, а также в крупном строительстве.  

Трехфазные электродвигатели способны выдавать практически одинаковую скорость даже при серьезных увеличениях нагрузки. Конструкция максимально проста как при эксплуатации, так и при обслуживании, ее несложно автоматизировать в составе более сложной рабочей цепочки.

В сравнении с однофазными моделями трехфазные обладают большим КПД и высоким cos φ. Агрегаты отличаются надежностью и долговечностью, не требуют дополнительного источника питания, имеют относительно невысокий уровень шума. Последнее особо важно на предприятиях, где сотрудники на постоянной основе находятся вблизи двигателей.   

Наш интернет-магазин в Украине предлагает выгодно  купить трехфазные электродвигатели АИР от производителя, в том числе популярные модели с частотой вращения 1000, 1500, 3000 об/мин и различной мощностью.

что это такое, принцип действия, устройство, технические характеристики, фото и видео

Автор Aluarius На чтение 7 мин. Просмотров 1.3k. Опубликовано

То, что асинхронные двигатели сегодня используются во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства, необходимо поклониться русскому инженеру М.О. Доливо-Добровольскому. Именно он в 1889 году (а точнее 8 марта) изобрел трехфазный асинхронный двигатель, который преобразовывает электроэнергию в энергию механическую (вращения). Это, по сути, стало прорывом в технике и началом новой эры.

Самое главное, что электрические моторы данного типа оказались очень надежными, их производство достаточно простое, что влияет на небольшую себестоимость изделия. Плюс несложная конструкция, которая легко поддается не только производству, но и ремонту. Если обратиться к статистическим данным, то по ним можно сделать вывод, что асинхронные двигатели являются самыми производимыми в мире. На их счет приходится до 90% выпуска. Так что цифры говорят сами за себя.

Но почему эти приборы названы асинхронными? Все дело в том, что частота вращения магнитного поля статора всегда больше вращения ротора. Кстати, у электродвигателей этого типа принцип работы основан именно на вращении магнитного поля.

Принцип работы двигателя

Чтобы понять, как работают электродвигатели асинхронные трехфазные, необходимо провести один несложный эксперимент. Для этого вам понадобиться обычный магнит подковообразного типа и медный стержень. При этом магнит надо хорошо закрепить к рукоятке, с помощью которой его можно крутить на одном месте вокруг своей оси. Медный стержень закрепляется в подшипниках и устанавливается в пространство между концами (полюсами) магнита-подковы. То есть, стержень оказывается как бы внутри магнита, а, точнее сказать, внутри его плоскости вращении.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Теперь надо просто вращать магнитное устройство за ручку. Лучше по часовой стрелке. Так как между полюсами есть магнитное поле, то оно также будет вращаться. При этом поле будет пересекать или рассекать своими силовыми линиями медный стержень-цилиндр. И тут включается закон электромагнитной индукции. То есть, внутри медного стержня начнут возникать вихревые токи. Они, в свою очередь, начнут образовывать свое собственное магнитное поле, которое будет взаимодействовать с основным магнитным полем.

При этом стержень начнет вращаться в ту же сторону, что и магнит. И вот тут возникает один момент, который также лежит в принципе работы электродвигателя. О нем было уже упомянуто. Если скорость вращения стержня будет такое же, как у магнита, то их силовые линии пересекаться не будут. То есть, вращения не будет в виду отсутствия вихревых токов.

И еще пару нюансов:

  • Магнитное поле вращается с той же скоростью, что и сам магнит, поэтому скорость называют синхронной.
  • А вот стержень вращается с меньшей скоростью, поэтому ее и называют асинхронной. Отсюда, в принципе, название и самого электрического мотора.

Внимание! Разница скоростей вращения магнитных полей не очень большая. Эту величину называют скольжением.

Кстати, определить величину скольжения несложно, для этого необходимо воспользоваться формулой:

S=n-n1/n, где

  • S – это величина скольжения;
  • n – скорость вращения магнита;
  • n1 – скорость вращения ротора.

Устройство двигателя

Конечно, показанное выше устройство назвать электродвигателем никак нельзя, потому что для примера был использован магнит, которого в моторе просто нет. Поэтому необходимо создать такую конструкцию, в которой электрический ток создавал бы это самое магнитное поле. К тому же оно должно еще и вращаться. Русскому ученому это оказалось под силу с помощью трехфазного переменного тока.

Поэтому в конструкции трехфазного асинхронного двигателя установлены три обмотки, расположенные относительно друг друга под углом в 120º. Каждая обмотка подсоединена к фазному контуру трехфазной сети переменного тока. Обмотки закрепляются к статору, который собой представляет металлический сердечник в виде полого корпуса. Они же закрепляются к полюсам сердечника.

Внимание! У каждой обмотки два свободных конца. Один соединяется с фазой сети, второй с двумя другими концами двух других обмоток, то есть, в единый контур.

Внутри полого сердечника на подшипниках закрепляется ротор. По сути, это тот же стержень-цилиндр. Ниже показана схема подключения обмоток и расположение ротора.

Как только электрический ток начинает подаваться на обмотки, образуется вращающееся магнитное поле, которое воздействует на ротор, заставляя его вращаться тоже.

Как работает

Чтобы понять принцип действия трехфазного асинхронного двигателя, необходимо рассмотреть график его работы. Чтобы облегчить данную задачу, предлагаем рассмотреть схему, расположенную ниже.

  • Итак, позиция «А». В ней на первом полюсе фаза равна нулю, второй полюс является северным, то есть, отрицательным, в третьей фазе положительный заряд. Поэтому ток движется по стрелкам, указанным на рисунке. Тот, кто забыл школьную программу физики, напоминаем, что движение магнитного поля действует по правилу правой руки. Значит, вращение его будет направлено от севера к югу, то есть, от второй катушки (обмотки) к третьей.
  • Позиция «Б». Теперь ноль расположен на второй обмотке, на первой юг (плюс), на третьей север (минус). То есть, магнитный поток будет теперь направлен от катушки №3 на катушку №1. Получается так, что полюсы сместились на 120º.
  • В позициях «В» и «Г» произошли точно такие же сдвиги полюсов на 120º.

Смена полярности создает вращение магнитного потока, который в свою очередь увлекает за собой ротор. Последний начинает вращаться. Как было сказано выше, из энергии электрической получается энергия вращения (механическая).

Внимание! Если поменять местами вторую и третью обмотку, то вращение электродвигателя начнется в противоположную сторону. Конечно, сами обмотки не переставляются, а просто производится смена подключения к разным фазам сети.

Нами была рассмотрена конструкция электродвигателя асинхронного трехфазного с тремя обмотками на статоре, в котором используется двухполюсная схема магнитного поля. Число его оборотов вращения равна числу колебаний электрического тока в минуту. Если в сети переменного тока число колебания в секунду равно 50 Гц, то за минуту это значение станет 3000 (об/мин).

Но в статор можно заложить не три обмотки. К примеру, можно установить шесть или десять. При этом магнитное поле станет четырехполюсным и шестиполюсным соответственно. При этом измениться и скорость вращения ротора. В первом случае она будет равна: (50X60)/2=1500 об/мин. Во втором: (50X60)/3=1000 об/мин.

Выше нами уже упоминалось, что существует определенное отставание вращения ротора от вращения магнитного поля. Правда, это значение незначительно. К примеру, в холостом режиме работы данный показатель будет всего лишь 3%, при действующих нагрузках 5-7%. Даже 7% — значение небольшое, что и является одним из достоинств асинхронного двигателя.

Как использовать

К сожалению, не во всех частных домах есть трехфазное напряжение. Поэтому подключение трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети производится через конденсаторы определенной емкости. Обычно расчет ведется в соответствии: на 1 кВт мощности 70 мкФ емкости. Но есть в этом деле еще одна проблема – невозможность регулировать скорость вращения ротора. Поэтому специалисты рекомендуют подключить к мотору регулятор частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей.

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети
  • Во-первых, установив его, отпадает необходимость устанавливать конденсаторы.
  • Во-вторых, с помощью данного устройства выравнивается мощность электродвигателя до номинальной.
  • В-третьих, можно регулировать частоту вращения, а также повышать ее больше номинала.
  • В-четвертых, можно регулировать пусковой момент.

Эти устройства сегодня продаются в специализированных магазинах, но нет проблем их сделать и своими руками.

Ротор

По конструкции ротора электродвигатели асинхронные делятся на две группы:

  1. С фазным ротором.
  2. Короткозамкнутым.

Первый вариант – это двигатели с большой мощностью, которым необходим большой пусковой момент. В конструкции их ротора установлены контактные кольца. Второй вариант – это конструкция, в пазы которой заложены медные стержни. Это типичные электродвигатели, простые и дешевые. Но у них есть пара недостатков: большой пусковой ток и слабое усилие при начале вращения.

Технические характеристики

На что обычно надо обратить внимание, выбирая электродвигатели? Технических характеристик, в принципе, немного. Это мощность, измеряемая в кВт, скорость вращения ротора в об/мин. Все остальные технические характеристики не столь важны именно для выбора. Хотя, к примеру, масса изделия может помочь рассчитать нагрузку на подставку или монтажную раму.

Заключение по теме

Итак, были рассмотрены асинхронные электродвигатели – электрическое оборудование, которое нередко используется в частных домах для бытовых нужд. Устройство и принцип работы мотора вам теперь понятно, а вот как правильно подключить двигатель к однофазной сети, читайте в другой статье.

Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя

 

Асинхронный электродвигатель представляет собой прибор, предназначенный для преобразования электрической энергии в кинетическую. Питается устройство от трехфазного переменного тока, при этом скорость его вращения напрямую зависит от частоты переменного тока. В основе принципа работы – вращающееся магнитное поле. О том, как оно создается, расскажем подробнее в этой статье.

Основные компоненты трехфазного двигателя

Как и любой другой электродвигатель, агрегат состоит из двух ключевых компонентов:

  • Статор – неподвижная часть, главный рабочий элемент которого – обмотка. На обмотку статора подается напряжение, в результате чего в нем образуется вращающееся магнитное поле.
  • Ротор – подвижная часть, элемент, с которого снимается полезная кинетическая энергия. Представляет собой короткозамкнутый проводник, напоминающий барабан. Главная особенность конструкции – наличие замкнутого контура, который за счет эффекта электромагнитной индукции получает энергию магнитного поля статора и приводит в движение вал.

Так как скорость вращения трехфазного двигателя напрямую зависит от частоты переменного тока, для управления скоростью целесообразно применять преобразователи частоты. Это устройства, которые из переменного тока стандартной частоты 60 Гц формируют ток нужной частоты, от 1 Гц до 800 Гц, за счет чего достигается более точное получение желаемой скорости вращения.

Теперь рассмотрим подробнее, почему вал ротора приводится в движение.

Принцип действия вращающегося магнитного поля

  • Ток, поступающий в обмотку статора, создает вокруг себя магнитное поле.
  • Из-за того, что ток переменный, ориентация совокупного поля обмотки будет изменять пространственную ориентацию, сохраняя при этом амплитуду, так как форма переменного тока – синусоида.
  • Вращающееся магнитное поле индуцирует замкнутую обмотку сердечника, в котором возникает электродвижущая сила.
  • В результате замкнутый проводник, которым является обмотка сердечника, по закону Ампера получает воздействие силы, приводящей устройство в движение.

Отличие асинхронного двигателя от классического (синхронного) – это использование в качестве ротора цельной замкнутой конструкции вместо сердечника с обмоткой и валом. За счет этого обеспечивается упрощение конструкции, повышение КПД и повышение надежности агрегата. На сегодняшний день конструкция электродвигателя подверглась многочисленным усовершенствованиям, направленным на снижение сопротивления, пульсаций и прочих помех для получения более чистого переноса энергии на вращающийся вал.

Асинхронный двигатель – принцип работы и особенности управления

Среди всех электродвигателей следует особо отметить асинхронный двигатель, принцип работы которого основан на взаимодействии магнитных полей статора с электрическим током, наводящимся с помощью этого поля в обмотке ротора. Вращающееся магнитное поле создается с помощью трехфазного переменного тока, проходящего по обмотке статора, включающего в себя три группы катушек.

Асинхронный двигатель – принцип работы и применение

Принцип действия асинхронного двигателя основан на возможности передачи электрической энергии в механическую работу для какой-либо технологической машины. При пересечении замкнутой обмотки ротора магнитное поле наводит в ней электрический ток. В результате вращающееся магнитное поле статора взаимодействует с токами ротора и вызывает возникновение вращающегося электромагнитного момента, который и приводит ротор в движение.

Кроме того, механическая характеристика асинхронного двигателя основана на его работе в двух вариантах. Он может работать как генератор или электродвигатель. Благодаря этим качествам, его, чаще всего, используют как передвижной источник электроэнергии, а также во многих технологических приборах и оборудовании.

Рассматривая устройство асинхронного двигателя, следует отметить его пусковые элементы, состоящие из пускового конденсатора и пусковой обмотки с повышенным сопротивлением. Они отличаются своей дешевизной и простотой, не требуют дополнительных фазосдвигающих элементов. В качестве недостатка необходимо отметить слабую конструкцию пусковой обмотки, которая нередко выходит из строя.


Устройство асинхронного двигателя и правила обслуживания

Схема пуска асинхронного двигателя может быть улучшена за счет последовательного включения с обмоткой пускового конденсатора. После отключения конденсатора происходит полное сохранение всех характеристик двигателя. Очень часто схема включения асинхронного двигателя имеет рабочую обмотку, разбиваемую на две последовательно соединяемые фазы. При этом пространственный сдвиг осей находится в пределах от 105 до 120 градусов. Для тепловых вентиляторов применяются двигатели с наличием экранированных полюсов.

Устройство трехфазного асинхронного двигателя требует проведения ежедневного осмотра, внешней очистки и крепежных работ. Два раза в месяц и более двигатель должен продуваться изнутри с помощью сжатого воздуха. Особое внимание следует обращать на смазку подшипников, которая должна соответствовать конкретному типу двигателя.  Полная замена смазки производится дважды в течение года, с одновременной промывкой подшипников бензином.

Принцип действия асинхронного двигателя – его диагностика и ремонт

Для того чтобы управление трехфазным асинхронным  двигателем осуществлялось удобно и долго, необходимо следить за шумом подшипников во время работы. Следует избегать свистящих, хрустящих или царапающих звуков, свидетельствующих о недостатке смазки, а также глухих ударов, указывающих на то, что обоймы, шарики, сепараторы могут быть поврежденными.

В случае возникновения нетипичного шума или перегревания, подшипники в обязательном порядке подвергаются разборке и осмотру. Происходит удаление старой смазки, после чего производится промывка бензином всех деталей. Перед тем как посадить на вал новые подшипники, они должны быть предварительно прогреты в масле до нужной температуры. Новая смазка должна заполнять рабочий объем подшипника примерно на одну третью часть, равномерно распределяясь по всей окружности.

Состояние контактных колец заключается в систематической проверке их поверхности. В случае их поражения ржавчиной применяется зачистка поверхности мягкой наждачной бумагой и протирание керосином. В особых случаях делается их расточка и шлифовка. Таким образом, при нормальном уходе за двигателем он сможет отслужить свой гарантийный срок и проработать намного больше.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Управление трехфазным асинхронным двигателем переменного тока

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока производят механическую энергию почти для 80% промышленных применений, обеспечивая чрезвычайно высокий КПД и экологически безопасные характеристики. Эффективное управление этими двигателями необходимо для решения проблем с более тяжелыми нагрузками, такими как водяные насосы, насосы котлов, шлифовальные станки и компрессоры, которые требуют более высоких пусковых моментов, хорошего регулирования скорости и разумной мощности сверхдиапазона.

Это управление является сложной задачей для разработчиков, поскольку электроника трехфазного двигателя требует изолированной обратной связи аналогового сигнала через токовые шунты от высоковольтных синфазных сигналов.Кроме того, высокие напряжения динамической изоляции должны поддерживаться в широком диапазоне температур окружающей среды.

Решение для точного управления трехфазным асинхронным двигателем переменного тока для многих приложений заключается в использовании схем измерения тока и функций изолированного аналого-цифрового преобразователя (АЦП), таких как изолированный модулятор. Эта функция АЦП создает механизм захвата высоковольтного сигнала импульсного инвертора мощности через токовый шунтирующий резистор для приложений управления двигателем переменного тока.

В этой статье обсуждаются проблемы, связанные с достижением точного управления двигателем переменного тока, и почему изолированная аналоговая обратная связь является хорошим вариантом для такого типа приложений. Затем он представляет изолированный сигма-дельта модулятор от Analog Devices, а также цифровой фильтр sin px/px или sinc для выходного сигнала модулятора для создания 16-разрядного слова АЦП, используя преимущества его изолирующего барьера.

Знакомство с трехфазным асинхронным двигателем переменного тока

Основными характеристиками высокопроизводительного серводвигателя являются плавное вращение вплоть до остановки, полный контроль крутящего момента при остановке и быстрое замедление и ускорение.В высокопроизводительных системах электропривода обычно используются трехфазные двигатели переменного тока (рис. 1). Эти машины заменяют двигатель постоянного тока в качестве предпочтительной машины из-за их низкой инерции, высокого отношения выходной мощности к весу, прочной конструкции и хороших характеристик вращения на высокой скорости.

Рис. 1: Промышленный трехфазный асинхронный двигатель переменного тока с выходным вращающимся валом слева и электрической клеммной коробкой сверху. (Источник изображения: Leroy-Somer)

Принципы векторного управления, также называемого управлением, ориентированным на поле, управляют этими двигателями переменного тока.Большинство современных высокопроизводительных приводов имеют цифровое управление по току с обратной связью. В этой системе достижимая полоса пропускания с обратной связью зависит от скорости выполнения алгоритмов векторного управления с интенсивными вычислениями и реализации в реальном времени связанных векторных вращений. Эта вычислительная нагрузка требует, чтобы процессоры цифровых сигналов (DSP) реализовывали цифровой фильтр sinc и встроенные схемы управления двигателем и вектором. Вычислительная мощность DSP обеспечивает малое время цикла и полосу пропускания с обратной связью по току.

Полная схема управления током для этих машин также требует схемы генерации высокого напряжения с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и АЦП с высоким разрешением для измерения токов двигателя. Плавное регулирование крутящего момента до нулевой скорости, поддержка обратной связи по положению ротора необходимы для современных векторных контроллеров. Здесь мы описываем фундаментальные принципы реализации высокопроизводительного АЦП для трехфазных двигателей переменного тока, объединяющего 16-разрядный изолированный аналого-цифровой модулятор и встроенный контроллер DSP с мощным ядром DSP и гибким формированием цифрового синхрофильтра.

Стратегия изоляции

Высокопроизводительные трехфазные двигатели переменного тока нуждаются в плавном вращении до остановки, полном контроле крутящего момента при остановке и быстром ускорении и торможении. Измерение скорости двигателя с помощью датчиков и крутящего момента с помощью фазных токов напрямую управляет изолированными драйверами затвора (рис. 2).

Рис. 2. Эта трехфазная система драйвера двигателя (U, V и W) имеет инверторные транзисторы на полевых транзисторах для управления двигателем и резисторы измерения тока R S для измерения величины тока.(Источник изображения: Analog Devices)

Измерительные резисторы R S на рис. 2 улавливают ток обмотки двигателя. 16-битное преобразование использует эти сигналы для динамического измерения крутящего момента двигателя. Датчик Холла фиксирует положение двигателя. Эта система фиксирует как крутящий момент, так и положение во времени.

Существуют значительные проблемы с эталонным напряжением, которые необходимо учитывать при питании трехфазной системы управления двигателем. Изоляция является серьезной проблемой для каскада инвертора на плате питания и процессора на плате контроллера.Ссылки на землю для этих двух плат различаются, поэтому для защиты устройств и пользователей от потенциального повреждения и вреда требуются изолирующие продукты.

Напряжение синфазного драйвера затвора трехфазного двигателя переменного тока может достигать 600 вольт или более, при этом частота переключения широтно-импульсной модуляции (ШИМ) превышает 20 килогерц (кГц) и время нарастания 25 вольт в наносекунду (нс). ) для инверторов IGBT. Эти характеристики напряжения и времени нарастания требуют изолирующих устройств для защиты чувствительных схем в этой неблагоприятной среде.Измерение токов двигателя имеет важное значение с минимальным вмешательством в систему. Предпочтительным датчиком для трехфазного двигателя является очень малый чувствительный резистор (R S ). Изолированная система также повышает помехоустойчивость в системе управления двигателем.

Изолированные системы предназначены для решения двух основных задач проектирования: чрезвычайно высоких синфазных напряжений моста и улавливания токов двигателя (I U , I V и I W ). На рис. 3 сигма-дельта изолированный входной модулятор ADuM7701 компании Analog Devices ±250 милливольт (мВ) передает цифровой сигнал со вторичной стороны на первичную.

Рис. 3. В этой схеме трехфазного двигателя переменного тока используется сигма-дельта модулятор ADuM7701 с магнитной изоляцией для захвата величин тока двигателя и цифровой сигнальный процессор ADSP-CM408F для реализации синх-фильтров и оценки состояния двигателя. (Источник изображения: Analog Devices)

Его рабочая температура составляет от -40 ° C до 125 ° C, с высокой устойчивостью к синфазным помехам 10 киловольт (кВ) в микросекунду (мс) через изолирующий барьер. Мощность изолированной стороны ADuM7701 равна 4.от 5 до 5,5 вольт, в то время как микросхема DSP ADSP-CM408F работает при 3,3 вольта. Эта система преодолевает трудности, связанные с изоляцией общего сигнала высокого напряжения аналогового импульсного инвертора мощности, который появляется на токовых шунтирующих резисторах (R S ).

Определение значений шунтирующих резисторов I V и I W (R S ) на рис. 3 зависит от конкретных требований к напряжению, току и мощности. Маленькие резисторы минимизируют рассеиваемую мощность, но могут не использовать весь входной диапазон ADuM7701.Резисторы с более высокими значениями обеспечивают максимальное отношение сигнал/шум (SNR) за счет использования полного входного диапазона характеристик АЦП. Выбранные окончательные значения являются компромиссом между точностью и малой рассеиваемой мощностью.

Указанное максимальное входное напряжение модулятора ADuM7701 составляет ±250 мВ. R S должно быть меньше, чем V MOD_PEAK /I CC_PEAK , чтобы удовлетворить этим ограничениям. Например, на рис. 3, если номинальный пиковый ток силового каскада составляет 8,5 ампер (А), максимальное сопротивление шунта равно 29.4 миллиома (мОм).

Работа сигма-дельта модулятора

Входной каскад ADuM7701 представляет собой модулятор второго порядка с входным синфазным напряжением в диапазоне от -0,2 В до +0,8 В. Схема сигма-дельта модулятора второго порядка содержит два аналоговых сигма (интегратора) каскада и два аналоговых дельта (вычитателя) каскада. Выход этой комбинации сравнивается с эталонным напряжением, таким как земля, для тактирования однобитного цифрового выхода (рис. 4).

Рис. 4. Передняя часть ADuM7701 содержит сигма-дельта модулятор второго порядка, который сочетает в себе два аналоговых сигма (интегратора) каскада и два аналоговых дельта (вычитателя) каскада.(Источник изображения: Analog Devices)

Синхронизированный 1-битный поток подается на цифровой/дециматорный фильтр, а также возвращается на цифро-аналоговый преобразователь, а затем на этапы аналогового вычитания. Для достижения наилучших общих характеристик АЦП сигнал объединяется с ADSP-CM408F для создания sinc-фильтра, который преобразует сигнал модулятора в полностью работоспособное 16-разрядное слово. Непосредственность 1-битного кода модулятора обеспечивает мгновенные условия превышения диапазона. Полная система преобразует резистивные токи ветвей двигателя для предоставления соответствующей информации о крутящем моменте двигателя.

Цифровой фильтр

Выход модулятора ADuM7701 подключается к первичному, вторичному и тактовому входам цифрового фильтра ADSP-CM408F. Первичный путь прохождения сигнала переходит к модулю фильтра sinc/decimation. Вторичный сигнальный тракт имеет компараторы превышения диапазона для быстрого обнаружения неисправности системы.

Частота модулятора — от 5 мегагерц (МГц) до тактовой частоты 21 МГц (f M ) — и скорость децимации (D) определяют характеристики sinc-фильтра. Порядок sinc-фильтра (O) на один порядок выше, чем у модулятора.Следовательно, в ADuM7701 sinc-фильтр имеет третий порядок. Уравнение 1 показывает частотную характеристику фильтра.

 Уравнение 1

Согласование частоты децимации с частотой переключения ШИМ двигателя значительно снижает гармоники переключения ШИМ. Частотная характеристика на рисунке 5 имеет нули на частотах, кратных частоте прореживания (f M /D).

Рис. 5: Амплитудная характеристика цифрового фильтра 3 rd порядка sinc. (Источник изображения: Analog Devices)

Заключение

Высокопроизводительные трехфазные двигатели переменного тока требуют плавного вращения вплоть до остановки, полного контроля крутящего момента при остановке и быстрого замедления и ускорения.Выполнение этой задачи управления двигателем требует измерения крутящего момента двигателя, положения и условий неисправности в режиме реального времени. Задача проектировщика состоит в том, чтобы понять требования к точности двигателя переменного тока, выбрать стратегию изоляции, выбрать подходящий путь сигма-дельта и внедрить цифровой фильтр sinc.

Используя изолированный модулятор и процессор управления смешанными сигналами, такие как ADuM7701 и ADSP-CM408 от Analog Devices, разработчики могут создать высокоточную и надежную систему управления двигателями для водяных насосов, насосов котлов, шлифовальных станков и компрессоров.

Отказ от ответственности: мнения, убеждения и точки зрения, выраженные различными авторами и/или участниками форума на этом веб-сайте, не обязательно отражают мнения, убеждения и точки зрения Digi-Key Electronics или официальную политику Digi-Key Electronics.

ЧРП для однофазных и трехфазных двигателей

Обзор ЧРП

ЧРП регулируют выходную скорость, крутящий момент, направление и мощность подключенных электродвигателей, изменяя потребляемую ими энергию, в частности, напряжение и частоту.Они доступны в трех основных типах, каждый из которых характеризуется методом, используемым для изменения подводимой энергии. три типа :

  • Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) , которая изменяет выходную частоту путем изменения ширины формы волны выходного напряжения
  • Инвертор источника тока , который преобразует постоянный входной постоянный ток в переменный выходной Ток переменного тока
  • Инвертор источника напряжения , который преобразует постоянное напряжение постоянного тока в переменное напряжение переменного тока

Использование частотно-регулируемого привода на однофазном двигателе по сравнению сa Трехфазный двигатель

Специалисты отрасли могут использовать частотно-регулируемые приводы с однофазными или трехфазными двигателями. Однако, в зависимости от технических характеристик моторизованного приложения, может быть лучше использовать один тип двигателя, а не другой. Например:

  • Однофазные двигатели подходят для приложений, требующих более низких уровней мощности
  • Трехфазные двигатели подходят для приложений, требующих более низких оборотов и более высокой энергоэффективности Для однофазных двигателей существуют преобразователи частоты, специально предназначенные для использования с однофазными двигателями.Это несоответствие в доступности связано с разницей в конфигурации обмоток между двумя типами двигателей и, как следствие, разницей в цене — трехфазные двигатели, как правило, дешевле, чем однофазные двигатели.

    Промышленное применение частотно-регулируемых приводов

    ЧРП находят применение в широком диапазоне промышленных применений, регулирующих мощность подключенных двигателей.

    Однофазные частотно-регулируемые приводы используются для маломощных приложений, которым обычно требуется менее одной лошадиной силы.Некоторые из используемых случаев для однофазных VFDS:

    • Контроллеры воздушных потоков и воздуходувки
    • Центробежные насосы
    • Электрифуга
    • Непромышленные вентиляторы
    • Безпродукты
    • Пылесосы
    • Игрушки

    Трифазные VFDS

  • Центробежные насосы
  • Морозильники и холодильники
  • Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC)
  • прессы, дробилки, конвейеры, шлифовальные станки, токарные станки, смесители, шлифовальные машины, пилы и т.д.
  • Подъемное оборудование, такое как краны и подъемники

Как правильно выбрать частотно-регулируемый привод для вашего двигателя

Некоторые из ключевых соображений , которые следует учитывать при выборе частотно-регулируемого привода для двигателя:

  • Необходимое количество двигателей управление
  • Входная мощность в напряжении и количество фаз (однофазных или трехфазных) каждого двигателя
  • Мощность и номинальный ток каждого двигателя при полной нагрузке
  • Эксплуатационные требования, такие как скорость двигателя или требуемый крутящий момент
  • Эксплуатация Окружающая среда
  • Требования к интерфейсу для ввода данных оператором в систему электропривода

Частотно-регулируемые приводы (ЧРП) Из Гейнсвилля

Компания Gainesville Industrial Electric (GIE) является крупнейшим независимым дистрибьютором электродвигателей в Джорджии.В дополнение к нашей моторной продукции мы также предлагаем линейку частотно-регулируемых приводов от TECO Westinghouse Motor Company, опытного разработчика и производителя двигателей и частотно-регулируемых приводов.

Наши предложения преобразователей частоты включают:

Низковольтные приводы переменного тока TECO Westinghouse

Низковольтные приводы переменного тока, предлагаемые TECO-Westinghouse, имеют выходную мощность от ¼ л.с. до 1000 л.с. : от 1/4 до 3 л.с.

  • Компактные приводы N3 : от 1/2 до 75 л.с. : 5 л.с. до 250 HP
  • A510 Heavy Duty Drives AC : 1 л.с. до 250 HP
  • EQ7 серии AC : 1 л.с. до 1000 HP
  • TECO Westinghouse Среднего напряжения AC

    Versabridge® Приводы переменного тока подходят для промышленных применений, требующих выходной мощности от 1500 до 40 000 л.с.Они находят применение в различных отраслях промышленности для тяжелых условий эксплуатации, таких как горнодобывающая промышленность, нефть и газ, коммунальное хозяйство и производство электроэнергии.

    Другие бренды, которые мы предлагаем

    Для получения дополнительной информации о частотно-регулируемых приводах или помощи в выборе привода для однофазного или трехфазного двигателя свяжитесь с нами или запросите предложение.

    Контроллер трехфазного двигателя переменного тока

    Этот проект выполнен с использованием MC3PHAC от NXP Semiconductor.Проект генерирует 6 сигналов PWM для контроллера трехфазного двигателя переменного тока. Очень легко сделать профессиональный частотно-регулируемый привод в сочетании с интеллектуальным силовым модулем (IPM) или 3-фазным IGBT/MOSFET с драйвером затвора. Плата обеспечивает 6 сигналов PWM для инвертора IPM или IGBT, а также сигнал торможения. Также эта плата работает в автономном режиме и не требует программирования/кодирования программного обеспечения.

    MC3PHAC — это высокопроизводительный монолитный интеллектуальный контроллер двигателя, разработанный специально для удовлетворения требований к недорогим трехфазным системам управления двигателем переменного тока с регулируемой скоростью.Устройство адаптируется и настраивается в зависимости от среды. Он содержит все активные функции, необходимые для реализации управляющей части 3-фазного привода с разомкнутым контуром. Одним из уникальных аспектов этой платы является то, что, хотя ее можно адаптировать и настраивать в зависимости от среды, для нее не требуется разработка программного обеспечения. Это делает MC3PHAC идеально подходящим для пользовательских приложений, требующих управления двигателем переменного тока, но с ограниченными или отсутствующими программными ресурсами.

    В MC3PHAC включены защитные функции, состоящие из контроля напряжения на шине постоянного тока и входа системной ошибки, которые немедленно отключают модуль ШИМ при обнаружении системной ошибки.

    Все выходы являются сигналами TTL, входное питание 5–15 В постоянного тока, напряжение на шине постоянного тока должно быть в пределах 1,75–4,75 В, DIP-переключатель предназначен для установки частоты двигателя 60 или 50 Гц, перемычки также помогают установить полярность выходного ШИМ Активный низкий или активный высокий, и это помогает использовать эту плату с любыми типами модулей IPM, поскольку выход может быть установлен активным низким или высоким. Потенциометр PR2 помогает регулировать скорость двигателя. Обратитесь к техническому описанию микросхемы, чтобы изменить базовую частоту, мертвое время ШИМ и другие возможные параметры.

    Управление скоростью — частота синхронного двигателя может быть задана в режиме реального времени в диапазоне от 1 Гц до 128 Гц путем регулировки потенциометра PR2. Масштабный коэффициент составляет 25,6 Гц на вольт. Вывод SPEED обрабатывается 24-битным цифровым фильтром для повышения стабильности скорости в шумной среде.

    Управление ускорением — Ускорение двигателя можно задать в режиме реального времени в диапазоне от 0,5 Гц/с до 128 Гц/с, регулируя потенциометр PR1.Коэффициент масштабирования составляет 25,6 Гц/секунду на вольт.

    Защита от сбоев : MC3PHAC поддерживает расширенный набор функций защиты и предотвращения сбоев. Если неисправность действительно возникает, MC3PHAC немедленно отключает ШИМ и ждет, пока неисправность не будет устранена, прежде чем запустить таймер для повторного включения ШИМ. Обратитесь к графику на Рисунке 10 для значения сопротивления в зависимости от времени повторной попытки из листа данных IC. На рис. 10 предполагается подтягивающий резистор 6,8 кОм. В автономном режиме этот интервал тайм-аута задается на этапе инициализации путем подачи напряжения на вывод MUX_IN, в то время как на вывод RETRY_TxD устанавливается низкий уровень.Таким образом, время повторной попытки может быть указано от 1 до 60 секунд с коэффициентом масштабирования 12 секунд на вольт

    Внешний мониторинг неисправностей : вывод FAULTIN принимает цифровой сигнал, указывающий на обнаружение неисправности с помощью внешней схемы мониторинга. Высокий уровень на этом входе приводит к немедленному отключению ШИМ. Типичными условиями неисправности могут быть перенапряжение на шине постоянного тока, перегрузка по току на шине или перегрев. Как только этот вход возвращается к низкому логическому уровню, начинает работать таймер повторной попытки отказа, и ШИМ снова активируются после достижения запрограммированного значения тайм-аута.Входной контакт FLTIN 9 разъема CN3 должен иметь высокий уровень, чтобы перевести неисправный контакт на низкий уровень для нормальной работы.

    Контроль целостности напряжения на шине (входной контакт 10 CN3) Вывод DC_BUS контролируется на частоте 5,3 кГц (4,0 кГц, когда частота ШИМ установлена ​​на 15,9 кГц), и любое значение напряжения за пределами допустимого окна представляет собой состояние неисправности. В автономном режиме пороги окна фиксируются на уровне 4,47 В (128 процентов от номинального) и 1,75 В (50 процентов от номинального), где номинальное значение равно 3.5 вольт. Как только уровень сигнала DC_BUS возвращается к значению в пределах допустимого окна, таймер повторной попытки отказа начинает работать, и ШИМ снова включаются после достижения запрограммированного значения тайм-аута. Во время включения питания VDD может достичь рабочего напряжения до того, как конденсатор звена постоянного тока зарядится до своего номинального значения. При проверке целостности шины постоянного тока пониженное напряжение будет обнаружено и обработано как неисправность с соответствующим периодом тайм-аута. Чтобы предотвратить это, MC3PHAC отслеживает напряжение на шине постоянного тока во время включения питания в автономном режиме и ждет, пока оно не превысит пороговое значение пониженного напряжения, прежде чем продолжить.На это время все функции MC3PHAC приостанавливаются. Как только этот порог будет достигнут, MC3PHAC продолжит работу в обычном режиме, а любое дальнейшее пониженное напряжение будет рассматриваться как неисправность.

    Примечание: Если контроль напряжения на шине постоянного тока не требуется, на контакт DC_BUS следует подать напряжение 3,5 В ± 5 процентов. Для этого используйте следующие компоненты: R2 должен быть 3,3 кОм, R4 4 кОм 7 Ом, C6 0,1 мкФ и замкнуть перемычку между контактами 1 и 2.

    Управление регенерацией — Регенерация — это процесс, при котором накопленная в двигателе механическая энергия и нагрузка передаются обратно в электронику привода, обычно в результате резкого торможения.В особых случаях, когда этот процесс происходит часто (например, в системах управления двигателями лифта), целесообразно включить в привод двигателя специальные функции, позволяющие возвращать эту энергию обратно в сеть переменного тока. Однако в большинстве недорогих приводов переменного тока эта энергия накапливается в конденсаторе шины постоянного тока за счет увеличения его напряжения. Если этот процесс не остановить, напряжение на шине постоянного тока может подняться до опасного уровня, что может привести к выходу из строя конденсатора шины или транзисторов в инверторе мощности. MC3PHAC включает в себя два метода, позволяющих справиться с регенерацией до того, как она станет проблемой.

    Резистивное торможение: Вывод DC_BUS отслеживается на частоте 5,3 кГц (4,0 кГц, если частота ШИМ установлена ​​на 15,9 кГц), и когда напряжение достигает определенного порога, на вывод RBRAKE устанавливается высокий уровень. Этот сигнал можно использовать для управления резистивным тормозом, подключенным к конденсатору шины постоянного тока, так что механическая энергия двигателя будет рассеиваться в виде тепла в резисторе, а не накапливаться в виде напряжения на конденсаторе. В автономном режиме пороговое значение DC_BUS, необходимое для подтверждения сигнала RBRAKE, зафиксировано на уровне 3.85 вольт (110 процентов от номинального), где номинальное значение определено как 3,5 вольта.

    Выбираемая частота ШИМ: MC3PHAC поддерживает четыре дискретные частоты ШИМ и может динамически изменяться во время работы двигателя. Этот резистор может быть потенциометром или постоянным резистором в диапазоне, указанном в таблице. В автономном режиме частота ШИМ определяется подачей напряжения на вывод MUX_IN, когда на вывод PWM FREQ_RxD подается низкий уровень. Таблица 4 из таблицы данных показывает требуемые уровни напряжения на выводе MUX_IN и соответствующую частоту ШИМ для каждого диапазона напряжения.

    • PR1: Потенциометр для настройки ускорения
    • PR2: Потенциометр для регулировки скорости
    • SW1: DIPX4 Переключатель для установки частоты 60 Гц/50 Гц, а также активного низкого/активного высокого выхода
    • SW2: Переключатель сброса
    • SW3: Старт/стоп двигателя
    • SW4: Изменение направления вращения двигателя по часовой/против часовой стрелки
    • CN1: Вход питания постоянного тока 7–15 В постоянного тока
    • CN2: Подача напряжения на шину от модуля IPM/IGBT для защиты от повышенного/пониженного напряжения
    • CN3: Интерфейс между модулем IPM и платой IGBT обеспечивает 6 выходов ШИМ, выход торможения и вход ошибки
    • Плата
    • имеет область прототипа, которую можно использовать для разработки.

    Характеристики

    • Питание 7–15 В пост. тока
    • Потенциометр для управления скоростью двигателя
    • Частота ШИМ по умолчанию 10,582 кГц, можно настроить в диапазоне (5,291 кГц – 164 кГц)
    • Потенциометр для регулировки ускорения
    • Ползунковый переключатель для управления направлением движения
    • Ползунковый переключатель для пуска/останова
    • 6 выходных сигналов ШИМ
    • Время простоя по умолчанию 4,5 мкс
    • Время повтора ошибки 32,8 секунды
    • Вход VBS (обратная связь по напряжению шины) Управление пониженным напряжением
    • Неисправность входа (перегрузка по току или короткое замыкание на входе)
    • Управление скоростью в вольтах на герц
    • Фильтрация цифровой обработки сигналов (DSP) для повышения стабильности скорости
    • 32-битные вычисления для высокоточных операций
    • Интернет включен
    • Для работы не требуется разработка пользовательского программного обеспечения
    • 6-выходной широтно-импульсный модулятор (ШИМ)
    • Генерация трехфазного сигнала
    • 4-канальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
    • Настраивается пользователем для автономного режима
    • Динамическое подавление пульсаций шины
    • Выбираемая полярность и частота ШИМ
    • Выбираемая базовая частота 50/60 Гц
    • Системный генератор на основе контура фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ)
    • Цепь обнаружения низкого напряжения питания
    • В MC3PHAC включены функции защиты, состоящие из контроля напряжения на шине постоянного тока и системы
    • .
    • Вход ошибки, который немедленно отключит модуль ШИМ при обнаружении ошибки системы.

    Некоторые целевые приложения для MC3PHAC включают

    • Двигатели HVAC малой мощности
    • Бытовая техника
    • Коммерческие прачечные и посудомоечные машины
    • Управление процессом
    • Насосы и вентиляторы

    Схема

    Список деталей

    Соединения

    Настройки DIP-переключателя

    Блок-схема

    Фото

    Видео

    MC3PHAC Лист данных

    MC3PHAC

    3-фазная система обучения управлению двигателем с ручным стартером |

    Трехфазная обучающая система управления двигателем с ручным пускателем DAC Worldwide (422-000) представляет собой специализированное учебное устройство, связанное с управлением двигателем, которое позволяет развивать навыки в принципах работы, проектировании схем, подключении, поиске и устранении неисправностей, и применение промышленных трехфазных ручных пускателей.Используя этот тренажер, учащиеся изучат навыки, которыми должен овладеть оператор, чтобы уверенно работать с современным оборудованием управления двигателем, например подключение трехполюсного кнопочного пускателя двигателя в качестве контроллера двигателя и поиск и устранение неисправностей ручного пускателя барабанного типа с реверсивным переключателем.

    Фундаментальная система обучения в серии связанных продуктов, ориентированных на управление двигателем, это устройство часто используется независимо из-за его общего использования в базовом промышленном оборудовании и системах, используемых в промышленности, а также благодаря встроенному набору общих компонентов пилотирования.Трехфазная система обучения управлению двигателем от DAC Worldwide, используемая в сочетании с другими элементами этой серии, последовательно знакомит учащегося с проектированием, разработкой и, в конечном счете, реализацией схем управления, от самых простых до самых сложных.

    Эта 3-фазная система обучения управлению двигателем имеет сварную алюминиевую опорную плиту, стальную опорную конструкцию и корпус, алюминиевые монтажные направляющие двигателя, применимый промышленный однофазный двигатель с конденсаторным пуском и трехфазный асинхронный двигатель мощностью 56 л.с. мотор.Его алюминиевые монтажные рейки с Т-образными пазами позволяют прикреплять привязной узел двигателя/базовой плиты и подключать к соответствующим устройствам, а стальная конструкция позволяет прикреплять его к базовому узлу или альтернативному монтажному столу.

    Вся проводка включает в себя экранированные разъемы типа «банан» с цветовой маркировкой на лицевой панели, в отличие от прямого подключения к отдельным компонентам. Четыре переключателя неисправности инструктора запрограммированы на создание неисправностей компонентов, что не только имитирует условия отказа, но также позволяет учащимся оценивать навыки и устранять неполадки в реальном времени.

    В этой системе также используются компоненты безопасности промышленного класса, обеспечивающие долговечность при частом использовании и помогающие учащимся лучше подготовиться к задачам, с которыми они столкнутся на работе. Некоторые из встроенных компонентов безопасности включают выключатель питания с ключом для инструктора, автоматический выключатель с блокировкой/маркировкой, постоянное внутреннее заземление, большой выключатель аварийной остановки и многое другое. Кроме того, все компоненты, используемые в этой обучающей системе, сертифицированы UL и CE.

    Практические упражнения и учебные мероприятия приводят к реалистичным результатам

    DAC Worldwide 3-Phase Motor Control Training System также включает упражнения и учебные мероприятия, которые больше ориентированы на результаты, а не на второстепенную академическую справочную информацию. Эта комплексная система обучения предлагает часы обучения основным принципам управления двигателем, однофазным/трехфазным двигателям и компонентам, включая темы по терминологии, эксплуатации, поиску и устранению неисправностей и базовой теории.Интегрированный курс включает 21 задание, каждое из которых включает справочную информацию по теме, практические эксперименты и соответствующие контрольные вопросы. Копия Руководства по использованию/упражнениям этого курса включена в систему обучения. Если вы хотите узнать о приобретении дополнительных руководств по использованию/упражнениям для вашей программы, обратитесь за дополнительной информацией к местному представителю DAC по всему миру.

    Дополнительная информация

    Устройство защиты трехфазного двигателя (MPD), до 40 л.с.,

    Устройство защиты трехфазного двигателя (MPD), до 40 л.с., | ID: 21529647855

    Тема продукта

    этапа
    AC AC AC
    мощность двигателя 415 Вольт 50 Гц
    Моторный бренд RNC Electronics
    Количество поляки NA
    Частота 50 Гц
    Мощность до 40 HP
    Скорость NA
    Вес 200 г
    Dimension 96x96x65
    Минимальный объем заказа 1

    Описание продукта

    Устройство защиты двигателя, используемое для защиты асинхронного двигателя от перегрузки, короткого замыкания, однофазного включения, небаланса, пониженного тока путем настройки значения.

    Заинтересованы в этом товаре?Уточнить цену у продавца

    Связаться с продавцом


    О компании

    Год создания2018

    Юридический статус фирмыПартнерская фирма

    Характер деятельностиПроизводитель

    Количество сотрудниковДо 10 человек

    Годовой оборотRs.50 лакхов — 1 крор

    IndiaMART Участник с июля 2015 г.

    GST24AAYFR6640K1ZI

    Вернуться к началу 1

    Есть потребность?
    Лучшая цена

    1

    Есть потребность?
    Лучшая цена

    Преобразователи частоты — обзор

    2.6 Приводы с регулируемой скоростью

    Приводы с регулируемой скоростью (VSD), также называемые приводами с регулируемой скоростью (ASD), представляют собой устройства, которые могут изменять скорость двигателя с обычной фиксированной скоростью. В системах HVAC они используются в основном для управления вентиляторами в системах с переменным расходом воздуха вместо других устройств, таких как впускные лопатки и выпускные заслонки. Приводы с регулируемой скоростью более энергоэффективны, чем эти другие устройства (их главное преимущество), но они также снижают уровень шума при частичной нагрузке, позволяют вентиляторам работать при гораздо более низких нагрузках, не вызывая перенапряжения вентилятора (нестабильное состояние, которое может привести к сильным пульсациям и возможному повреждению вентилятора), а также уменьшить износ механических компонентов, таких как ремни и подшипники.Приводы с регулируемой скоростью также используются для управления насосами в насосных системах с переменным расходом и для управления холодильными компрессорами в центробежных чиллерах.

    На протяжении многих лет использовались многие типы приводов с регулируемой скоростью, начиная с приводов постоянного тока, используемых в основном в промышленности, и заканчивая механическими приводами с переменным диаметром шкива. Одним из наиболее важных достижений последних лет стало развитие технологии частотно-регулируемого привода (VFD). В этих приводах используется полупроводниковая электронная схема для регулировки частоты и напряжения питания двигателя, что, в свою очередь, изменяет скорость.

    Наиболее распространенными частотно-регулируемыми приводами, используемыми в системах ОВиК, являются инверторы, использующие технологию широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с синусоидальным кодированием. Схема ШИМ показана на рис. 2-25 . ШИМ сначала преобразует поступающее переменное напряжение в постоянное с помощью диодного мостового выпрямителя. Затем напряжение фильтруется, сглаживается и передается в секцию инвертирования ШИМ. Инвертор состоит из высокоскоростных биполярных транзисторов, которые управляют как напряжением, так и частотой, подаваемой на двигатель.

    Рис. 2-25.Инверторный частотно-регулируемый привод

    Выходной сигнал, показанный на рис. 2-26 , состоит из серии коротких импульсов напряжения. Выходное напряжение регулируется путем изменения ширины и количества импульсов напряжения, а выходная частота изменяется путем изменения длины цикла. Создаваемый сигнал имеет требуемое напряжение и частоту для получения желаемой скорости и крутящего момента двигателя, но он не такой плавный, как входной синусоидальный источник. По этой причине двигатели должны быть специально выбраны с соответствующей конструкцией и конструкцией, чтобы выдерживать менее плавный источник питания.

    Рис. 2-26. Синусоидальный сигнал ШИМ

    Помните, ранее в этой главе мы отмечали, что при измерении напряжения и тока в чистой синусоидальной цепи переменного тока мы измеряем среднеквадратичное значение? В большинстве ситуаций четкое представление о среднеквадратичных значениях не имеет значения, поскольку форма сигнала близка к синусоиде. Как вы можете видеть на Рисунок 2-26 форма сигнала не является синусоидой. Стандартный измеритель может показывать существенно высокие или низкие значения в этой несинусоидальной ситуации. С выходом частотно-регулируемого привода действительно важно, чтобы вы использовали измеритель, предназначенный для получения «истинных среднеквадратичных» показаний.Измерители продаются как измерители «истинных среднеквадратичных значений» и стоят дороже, чем те, которые требуют истинного синусоидального входа.

    Преобразователи частоты (VSD) заменяют стартер. Они имеют встроенную возможность запуска и защиту от перегрузки. Фактически, микропроцессорное управление в большинстве приводов обеспечивает дополнительную защиту от других неисправностей (таких как пониженное напряжение, повышенное напряжение, замыкание на землю, обрыв фазы и т. д.). Приводы с регулируемой скоростью также обеспечивают плавный пуск двигателя (если это запрограммировано), уменьшая пусковой ток и уменьшая износ ремней и шкивов.

    Несмотря на то, что при использовании ЧРП/ЧРП пускатель не требуется, его можно использовать в качестве резерва для привода, чтобы двигатель мог работать на полной скорости в случае отказа привода. Схема того, как может быть подключен байпасный пускатель, показана на рис. 2-27 . Байпасные пускатели считались почти обязательным требованием на заре существования частотно-регулируемых приводов и частотно-регулируемых приводов, но теперь, когда надежность приводов повысилась, потребность в байпасных пускателях стала намного менее важной. Если требуется байпас, иногда желательно использовать несколько дисков, питаемых от одного байпаса аналогичного размера, что снижает стоимость покупки нескольких байпасов.При использовании байпасного стартера важно учитывать, насколько хорошо система будет работать на полной скорости. Например, в случае применения вентилятора VAV работа вентилятора на полной скорости может привести к очень высокому давлению в воздуховоде при низкой скорости воздушного потока, что может привести к повреждению системы воздуховодов. Некоторые новые преобразователи частоты имеют так называемые электронные байпасы, которые можно выбирать по скорости и не обязательно работать на полной скорости. (Эти электронные байпасы не являются независимыми, поэтому в них используются те же контакторы и перегрузки, что и в преобразователе частоты, поэтому они не являются полностью независимыми.) Должны быть предусмотрены другие средства для сброса давления воздуха или уменьшения скорости вращения вентилятора. Эти сложности, наряду с сопутствующими дополнительными затратами, необходимо сопоставить с потенциальной выгодой байпасных пускателей.

    Рис. 2-27. Преобразователь частоты с дополнительным пускателем

    Сдвоенный трехфазный асинхронный двигатель.

    Контекст 1

    … моторные приводы изучались более тридцати лет. За последние два года интерес вырос настолько, что на некоторых международных конференциях по силовой электронике проводились заседания по многофазным двигателям [1].Приводы с многофазными двигателями были предложены для различных приложений, где можно лучше использовать некоторые конкретные преимущества (меньшие пульсации крутящего момента, меньшее количество гармоник тока в звене постоянного тока, более высокая общая надежность системы, лучшее распределение мощности по фазам), что оправдывает более высокую сложность по сравнению с трехфазными приводами. фазовый раствор [2]. Некоторыми из наиболее подходящих приложений являются сильноточные приложения (движение судов, тяга локомотивов, электрические транспортные средства), где основное преимущество многофазных приводов состоит в разделении управляемого тока на большее количество ветвей инвертора, что снижает токовую нагрузку на один переключатель по сравнению с трехфазные преобразователи.Поскольку номинальный ток силовых ключей уменьшается пропорционально количеству фаз, увеличение количества силовых ключей не требует дополнительных затрат. Наоборот, стоимость снижается за счет «нелинейности» цен на компоненты. Однако стоимость системы снижается из-за увеличения количества датчиков тока, схем управления затвором, дополнительных источников питания схем и т. д., а сложность системы также увеличивается из-за новых трудностей с применяемыми методами управления.Среди различных решений многофазных асинхронных приводов двухфазная асинхронная машина с двумя наборами обмоток статора, смещенными в пространстве на 30 электрических градусов, с разделенными нейтральными точками имеет важные преимущества в таких приложениях, как EV [3]-[4], где низкое доступное напряжение в звене постоянного тока приводит к высокому фазному току. Эти электрические машины удобны в приложениях большой мощности и сильного тока, предлагая интересную альтернативу обычным 3-фазным аналогам. Токовая нагрузка каждого полупроводникового силового устройства снижена наполовину по сравнению с 3-фазным аналогом машины, в то время как двухфазное решение может выиграть от широкой доступности компонентов, предназначенных для 3-фазных систем.Эта работа будет посвящена внедрению испытательного стенда для анализа такого типа многофазных приводов. Подробная цель работы состоит в том, чтобы спроектировать и разработать испытательный стенд для приводов с двухфазным асинхронным двигателем, распространив традиционные методы векторного управления на эти приводы и решив конкретные проблемы, такие как асимметрия системы и высокая чувствительность к эффектам мертвого времени или падение напряжения на каскаде, особенно критическое в приложениях с низким значением напряжения, задействованного в работе привода.Важным операционным результатом является наличие гибкого и быстрого инструмента разработки для тестирования будущих улучшений, таких как уменьшение количества датчиков, бессенсорные приложения и реализация расширенного управления для такого типа моторных приводов. Работа организована следующим образом. Во-первых, в разделе I анализируются приводы с двумя трехфазными асинхронными двигателями и их применение. Затем в разделе II описывается модель машины, включая некоторые симуляции для лучшего понимания. В разделе III представлена ​​реализация новой испытательной установки.Наконец, в разделе IV сделаны некоторые выводы. Обычные трехфазные приводы широко используются в промышленности. Однако при потере одной из фаз исчезает и вращающее поле, и машина останавливается. Многофазные приводы обеспечивают повышение надежности системы, что представляет большой интерес для специализированных приложений, таких как электрические/гибридные транспортные средства или аэрокосмические приложения. Независимо от количества фаз, которое имеет многофазная машина, для создания вращательного поля ей требуется всего две степени свободы.Следовательно, при потере одной фазы привод продолжает работать, хотя и с другими номинальными значениями. По этой причине в течение последних трех десятилетий растет интерес к исследованию ряда вопросов, связанных с использованием многофазных приводов в качестве потенциальной альтернативы традиционным трехфазным системам.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *