Увеличить обороты двигателя частотным преобразователем

Частотное регулирование асинхронного двигателя

Частотное регулирование угловой скорости вращения электропривода с асинхронным двигателем в настоящее время широко применяется, так как позволяет в широком интервале плавно изменять обороты вращения ротора как выше, так и ниже номинальных значении.

Частотные преобразователи являются современными, высокотехнологичными устройствами, обладающими большим диапазоном регулирования, имеющими обширный набор функций для управления асинхронными двигателями. Высочайшее качество и надежность дают возможность применять их в различных отраслях для управления приводами насосов, вентиляторов, транспортеров и т.д.

Частотные преобразователи по напряжению питания подразделяются на однофазные и трехфазные, а но конструктивному исполнению на электромашинные вращающиеся и статические. В электромашинных преобразователях переменная частота получается за счет использования обычных или специальных электрических машин. В статических частотных преобразователях изменение частоты питающего тока достигается за счет применения не имеющих движения электрических элементов.

Схема частотного преобразователя асинхронного двигателя

Выходной сигнал преобразователя частоты

Преобразователи частоты для однофазной сети позволяют обеспечить электропривод производственного оборудования мощностью до 7,5 кВт. Особенностью конструкции современных однофазных преобразователей является то, что на входе имеется одна фаза с напряжением 220В, а на выходе — три фазы с тем же значением напряжения, что позволяет подключать к устройству трехфазные электродвигатели без применения конденсаторов.

Преобразователи частоты с питанием от трехфазной сети 380В выпускаются в диапазоне мощностей от 0,75 до 630 кВт. В зависимости от величины мощности устройства изготавливаются в полимерных комбинированных и металлических корпусах.

Самой популярной стратегией управления асинхронными электродвигателями является векторное управление. В настоящее время большинство частотных преобразователей реализуют векторное управление или даже векторное бездатчиковое управление (этот тренд встречается в частотных преобразователях, первоначально реализующих скалярное управление и не имеющих клемм для подключения датчика скорости).

Исходя из вида нагрузки на выходе, преобразователи частоты подразделяются по типу исполнения:

для насосного и вентиляторного привода;

для общепромышленного электропривода;

эксплуатируется в составе электродвигателей, работающих с перегрузкой.

Механические характеристики типичных нагрузок

Современные преобразователи частоты обладают разнообразным набором функциональных особенностей, например, имеют ручное и автоматическое управление скоростью и направлением вращения двигателя, а также встроенный потенциометр на панели управления. Наделены возможностью регулирования диапазона выходных частот от 0 до 800 Гц.

Преобразователи способны выполнять автоматическое управление асинхронным двигателем по сигналам с периферийных датчиков и приводить в действие электропривод по заданному временному алгоритму. Поддерживать функции автоматического восстановления режима работы при кратковременном прерывании питания. Выполнять управление переходными процессами с удаленного пульта и осуществлять защиту электродвигателей от перегрузок.

Связь между угловой скоростью вращения и частотой питающего тока вытекает из уравнения

При неизменном напряжении источника питания U1 и изменении частоты изменяется магнитный поток асинхронного двигателя. При этом для лучшего использования магнитной системы при снижении частоты питания необходимо пропорционально уменьшать напряжение, иначе значительно увеличатся намагничивающий ток и потери в стали.

Аналогично при увеличении частоты питания следует пропорционально увеличивать напряжение, чтобы сохранить магнитный поток постоянным, так как в противном случае (при постоянном моменте на валу) это приведет к нарастанию тока ротора, перегрузке его обмоток по току, снижению максимального момента.

Рациональный закон регулирования напряжения зависли от характера момента сопротивления.

При постоянном моменте статической нагрузки (Mс = const) напряжение должно регулироваться пропорционально его частоте U1/f1 = const. Для вентиляторного характера нагрузки соотношение принимает вид U1/f 2 1 = const.

При моменте нагрузки, обратно пропорциональном скорости U1/ √ f1 = const.

На рисунках ниже представлены упрощенная схема подключения и механические характеристики асинхронного двигателя при частотном регулировании угловой скорости.

Схема подключения частотного преобразователя к асинхронному электродвигателю

Характеристики для нагрузки с постоянным статическим моментом сопротивления

Х арактеристики для нагрузки вентиляторного характера

Характеристики при статическом моменте нагрузки обратно пропорциональном угловой скорости вращения

Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя позволяет изменять угловую скорость вращения в диапазоне — 20. 30 к 1. Регулирование скорости асинхронного двигателя вниз от основной осуществляется практически до нуля.

Читайте также:  Renault symbol датчик температуры двигателя

При изменении частоты питающей сети верхний предел частоты вращения асинхронного двигателя зависит от ее механических свойств, тем более что на частотах выше номинальной асинхронные двигатель работает с лучшими энергетическими показателями, чем на пониженных частотах. Поэтому, если в системе привода используется редуктор, это управление двигателем по частоте следует производить не только вниз, но и вверх от номинальной точки, вплоть до максимальной частоты вращения, допустимой но условиям механической прочности ротора.

При увеличении оборотов вращения двигателя выше указанного значения в ею паспорте частота источника питания не должна превышать номинальную не более чем 1,5 — 2 раза.

Частотный способ является наиболее перспективным для регулирования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Потери мощности мри гаком регулировании невелики, поскольку не сопровождаются увеличением скольжения. Получаемые при этом механические характеристики обладают высокой жесткостью.

Источник

Изменение оборотов асинхронного двигателя. Разбор способов регулирования.

Благодаря своей простоте исполнения, относительной дешевизне и надежности трехфазные двигатели широко используются в хозяйстве и производстве. Во многих исполнительных механизмах применяют всевозможные типы асинхронных двигателей . Для широкого спектра применения АД, необходимо изменять и регулировать скорость вращения вала двигателя. Регулировка скорости АД производят несколькими способами. Их мы сейчас и рассмотрим.

  1. Механические регулирование. Путем изменения передаточного числа в редукторах.
  2. Электрическое регулирование. Изменением нескольких параметров питающего напряжения.

Рассмотрим электрическое изменение скорости АД, как более точный и распространённый способ регулирования.

Управление электрическими параметрами позволяет производить плавный запуск двигателя, поддерживать заданные параметры скорости или момента асинхронного мотора.

Параметры с помощью которых управляют мотором:

  • Частотой тока питающей сети.
  • Величиной тока в цепях мотора.
  • Напряжением на двигателе.

Самым распространённым асинхронным двигателем является мотор беличье колесо, двигатель с короткозамкнутым ротором. Для управления вращением, в этом типе электрических машин, применяют несколько видов воздействия.

  • Изменение частоты поля статора.
  • Управление величиной скольжения, изменяя напряжение питания.

Регулирование частотой

Специальные устройства, преобразователи частоты (другие названия инвертор, частотник, драйвер), подключаются к электрической машине. Путем выпрямления напряжения питания, преобразователь частоты внутри себя формирует необходимые величины частоты и напряжения, и подает их на электрический двигатель.

Необходимые параметры для управления АД преобразователь рассчитывает самостоятельно, согласно внутренним алгоритмам, запрограммированным производителем устройства.

Преимущества регулирование частотой .

  • Достигается плавное регулирование частоты вращения электромотора.
  • Изменение скорости и направление вращения двигателя.
  • Автоматическое поддержание требуемых параметров.
  • Экономичность системы управления.

Единственный недостаток, с которым можно смирится, это необходимость в приобретении частотника. Цены на такие устройства совсем незаоблачные, и в пределах 150 уе, можно обзавестись преобразователем для 2 кВт двигателя.

Регулирование оборотов изменением числа пар полюсов

Специальные многоскоростные двигатели со сложной обмоткой регулируются путем изменения количества активных полюсов на статоре. Обмотки полюсов разбиты на группы, и чередуются, путем коммутации обмотки подключаются, то параллельно, то последовательно.

Положительные моменты данного способа.

  • Высокий КПД мотора.
  • Жесткие механические выходные параметры.

К недостаткам такого управления, можно отнести высокую стоимость электрической машин, а также значительный вес и габариты такого двигателя. Изменение оборотов происходит ступенькой 1500-3000 об/мин.

Асинхронные двигатели с фазным ротором

Основной способ управления АД с фазным ротором — изменение величины скольжения между статором и ротором.

Регулирование с помощью напряжения

Через специальные автотрансформаторы ЛАТР, путем изменения напряжения на обмотках двигателя, производят регулировку оборотов вала.

Данный способ так же подходит и к АД с короткозамкнутым ротором. Таким способ можно регулировать в пределах от минимума до номинальных параметров двигателя.

Установка активного сопротивления в цепи ротора

Переменное реостатное сопротивление или набор сопротивлений в цепи ротора воздействует на ток и поле ротора. Изменяя таким образом величину скольжения и количество оборотов двигателя.

Чем больше сопротивление, тем меньше ток, тем больше величина скольжения АД и меньше скорость.

Достоинства такого регулирования.

  1. Большой диапазон регулирования оборотами электрической машины.
  2. Мягкая выходная характеристика мотора.

Недостатки такого способа.

  1. Уменьшение КПД двигателя.
  2. Ухудшение рабочих характеристик механизма.

Моторы с двойным питанием через вентильные устройства

Регулировка мощности и оборотов в АД с фазным ротором происходит путем изменения величины скольжения. Управление крупными, специальными машинами происходит путем подачи и регулировкой величины ЭДС, на ротор от отдельного источника напряжения.

Читайте также:  Первые признаки что двигатель умирает

Эпилог

При всех своих достоинствах асинхронные машины имеют существенный недостаток, это рывок ротора при подаче напряжения. Такие режимы опасны как для самого двигателя, так и для приводных механизмов. Поскольку во время пуска АД, ток в обмотках двигателя приравнивается к короткому замыканию. А рывок вала разбивает подшипники, шлицы, передаточные устройства. Поэтому пуск АД стараются производить плавным стартом. А именно:

  • Запуск через ЛАТР.
  • Разгон и работа АД, через переключение обмоток двигателя звезда-треугольник.
  • Использование устройств управления, таких как частотный преобразователь.

Источник

повысить обороты двигателя повышением частоты

Скажите,по идее,можно повысить обороты ассинхронного двигателя ,рассчитанного на 50 Гц,питая его напряжением 100 Гц в 2 раза.Кто-то такое делал?Выдерживает ли двигатель? Как изменится при этом мощность?Есть ли какие-то возражения против?

Химик написал :
Выдерживает ли двигатель?

С этим вопросом лучше к производителю по поводу качества применяемых подшипников.

Химик написал :
Выдерживает ли двигатель?

Особо не заморачивался, но на приточках VTS так и делается. В комплекте с установкой поставляются частотник и номинал, если не ошибаюсь, 80 Гц.

Химик написал :
Выдерживает ли двигатель?

а куда он денется

Химик написал :
Как изменится при этом мощность?

не проверял и нигде по этому поводу ничего не видел

Химик написал :
Есть ли какие-то возражения против?

Это мое мнение и его не навязываю

Лично я повышал обороты обычного комнатного вентилятора при помощи самодельного инвертора 12/270 Вольт 60 Гц. Вентилятор зверел, производительность росла в два раза, мотор не перегревался, хоть и мощность была уже не 28 Вт.

За подшипники,действительно,думал-но их,я думаю,можно поменять на более качественные,в случае чего.(планирую разогнать движок с 3000 об/мин по номиналу до 6000 об/мин).Не начёт ли он сильнее греться от этого(не в подшипниках,а за счёт обмоток)?

Химик написал :
Не начёт ли он сильнее греться от этого(не в подшипниках,а за счёт обмоток)?

Ток в обмотках двигателя должен быть номинальным. На сколько %% повышаете частоту, на столько-же %% нужно повысить и напряжение для сохранности критического момента двигателя.

Химик написал :
Скажите,по идее,можно повысить обороты ассинхронного двигателя ,рассчитанного на 50 Гц,питая его напряжением 100 Гц в 2 раза.Кто-то такое делал?Выдерживает ли двигатель? Как изменится при этом мощность?Есть ли какие-то возражения против?

При этом нужно и напряжение поднять в два раза, в противном случае двигатель и потеряет в мощности раз в пять. 100 гц при 380-400 вольтах будет идеально.

Маугли7111 написал :
Ток в обмотках двигателя должен быть номинальным. На сколько %% повышаете частоту, на столько-же %% нужно повысить и напряжение для сохранности критического момента двигателя.

leonard написал :
При этом нужно и напряжение поднять в два раза, в противном случае двигатель и потеряет в мощности раз в пять.

Странно. У частотных регуляторов выходное напряжение регламентируется

от 0 В до напряжения источника питания

Ни о каком увеличении напряжения речи не идёт.

Alex___dr написал :
У частотных регуляторов выходное напряжение регламентируется

И можно задавать независимо, а можно и синхронно. Уменьшаете в полтора раза обороты двигателя, и напряжение тоже. А если вам нужно повысить, то переключаете двигатель со звезды на треугольник, и задаёте на частотнике пропорцию напряжения/частоты таким образом, чтобы при номинальных оборотах двигателя и частоте 50 Гц напряжение на выходе было 230 Вольт. При увеличении оборотов соответственно будет больше, вплоть до 380 Вольт при соединении треугольником. 90 Гц при 380 Вольт — оно самое соотношение, а при 100 Гц нужно 420 — -440 Вольт, так что будет двигатель работать только на 1.7 мощности от указанного номинала, но никак не в два раза мощнее. Обороты поднять можно, но после 90 Гц будет потеря мощности.

Маугли7111 написал :
при 100 Гц нужно 420 — -440 Вольт,

Сколько же тогда необходимо для 120 Гц? Стандартный диапазон частотника 0.5. 120 Гц

Маугли7111 написал :
Уменьшаете в полтора раза обороты двигателя, и напряжение тоже. А если вам нужно повысить, то переключаете двигатель со звезды на треугольник, и задаёте на частотнике пропорцию напряжения/частоты таким образом, чтобы при номинальных оборотах двигателя и частоте 50 Гц напряжение на выходе было 230 Вольт. При увеличении оборотов соответственно будет больше, вплоть до 380 Вольт при соединении треугольником. 90 Гц при 380 Вольт — оно самое соотношение, а при 100 Гц нужно 420 — -440 Вольт,

Как в таком (однофазное питиание частотника. ) случае это реализутся? » >

Читайте также:  Старлайн а91 запуск двигателя с брелка одной кнопкой

А мотор выдержит такое повышение(c номинальных 220В до 400 В )?И если этого не сделать-то мощность упадёт в 5 раз?

Может стоит почитать прикрепленный здесь файлик » >

Alex___dr написал :
Сколько же тогда необходимо для 120 Гц? Стандартный диапазон частотника 0.5. 120 Гц

А мотор с ампер-витками или с конденсаторным сдвигом фазы? Одно или трёхфазный?

Химик написал :
А мотор выдержит такое повышение(c номинальных 220В до 400 В )?И если этого не сделать-то мощность упадёт в 5 раз?

Выдержит, только при условии пониженной влажности воздуха. Обычно лаковая изоляция выдерживает.

Alex___dr написал :
случае это реализутся? » >

У вашего регулятора трёхфазный выход и однофазный вход, если верить описанию на сайте. Ставьте повышающий трёхфазный тр-р, и работайте.

Alex___dr написал :
Сколько же тогда необходимо для 120 Гц?

Маугли7111 написал :
А мотор с ампер-витками или с конденсаторным сдвигом фазы? Одно или трёхфазный?

Выход частотника трёхфазный. Так что видимо двигатель обычный 220/380В включённый тругольником, так как максимальное выходное напряжение частотника равно напряжению на входе.

Тогда нужен трёхфазный (авто)трансформатор 230/500 Вольт. И при этом, чтобы двигатель, работающий на полную катушку развивал мощность меньше мощности частотника. Если частотник выдаёт 0.75 кВА, то с учётом косинуса фи двигателя, он должен быть: (0.75* косинус фи, обычно 0.8)/2.2=0.27 кВт. И это реально, что двигатель 0.27 кВт разовьёт 0.6 кВт, потому что будет работать на большей частоте. Вопрос в механической долговечности подшипников двигателя.

Вы забываете про потери в стали. Не все двигатели будут работать на повышенной частоте, будут нагреваться.

Химик написал :
Выдерживает ли двигатель?

Вопрос теоретический или практический?

Шильдик у двигателя есть?
Что на нём указано?
Какая будет нагрузка?
Для чего вся эта затея?

Химик написал :
Скажите,по идее,можно повысить обороты ассинхронного двигателя ,рассчитанного на 50 Гц,питая его напряжением 100 Гц в 2 раза. Кто-то такое делал? Выдерживает ли двигатель? Как изменится при этом мощность?

Я это делаю достаточно часто. Двигатели 3-х фазные, мощность не большая: 0,55 – 1,5кВт. Частота регулируется от 40 до 80Гц – это, как правило. Однажды загнал до 400Гц, правда, не долго (часа 1,5). Но это был эксперимент: механики подбирали режим. В итоге остановились на 85Гц. Работает, по-моему, пару лет. Конечно, теоретически, нужны спецдвигатели, с усиленной изоляцией. Однако, поскольку работают обычные, усиленные покупать не будут. Как-то, на вентиляторе, 8кВт, ставил регулировку от 10 до 85гц. Отработал года 2. Потом накрылся. Частотник. Харьковский, думаю, один из первых. Двигатель работает, но уже без частотника.

А напряжение на движке повышали?

Химик написал :
А напряжение на движке повышали?

Это Вы мне? Что значит: «повышали»? Это же функция частотника: он поддерживает соотношение U/f. Признаться, особо не заморачивался, чаще ток проверял. Он, естественно, падает. Впрочем, уже давно и этим не интересуюсь: требуемую работу выполняет и отлично. Почему я этим занялся? У меня много ДПТ, в основном мощностью около 400Вт. Как известно, при всех +, они капризны и требуют большого ухода. Да и стоят, если нужно заменить – дорого. Ну, года 4 тому, почти одновременно, накрылись 2шт. Купить такие же – дорого: точно не помню, но, кажется, $500 штука + доставка. А на заводе были частотники и асинхронники, правда, для других целей. Но это могло подождать. Да и стоила пара (частотник + асинхронник) то ли $200, то ли $250. Решили попробовать заменить. Получилось нормально. Вот с тех пор и меняю.

Источник

Adblock
detector