Управление переменной скоростью асинхронного двигателя

Типы регулирования скорости переменного тока для асинхронных двигателей

Регулирование скорости переменного тока широко используется во многих промышленных приложениях. Эти системы управления регулируют и управляют рабочей скоростью двигателей переменного тока. Существуют различные методы управления переменной скоростью, с которой работают двигатели переменного тока. Каждый из этих методов имеет свои собственные преимущества и функциональные возможности.

• Частотный преобразователь (VFD): Частотный преобразователь является одним из наиболее распространенных методов управления скоростью асинхронных двигателей. Он регулирует скорость двигателя путем изменения частоты источника питания. Частотный преобразователь использует сложную электронику для повышения или понижения частоты, с которой подается напряжение двигателя. Эта точная система управления регулирует скорость двигателя. Частотные преобразователи популярны, потому что они могут работать в широком диапазоне скоростей и управлять крутящим моментом двигателя. Они также могут остановить двигатель без использования механических тормозов, уменьшая износ.
• Векторное управление: Приводы с векторным управлением – это еще один метод управления асинхронными двигателями. Они обеспечивают лучшую динамическую производительность при пониженных скоростях. Однако внедрение стратегий векторного управления может быть довольно сложным. Эти приводы независимо управляют скоростью и крутящим моментом двигателя путем векторного управления током статора. Эта техника управления широко используется в промышленных приложениях, требующих высокого пускового момента и точного регулирования скорости.
• Синхронное управление: Эта техника обычно используется в приложениях, где скорость и положение двигателя должны быть синхронизированы с другим оборудованием. При синхронном управлении скорость двигателя блокируется в синхронизме с частотой системы, что приводит к отсутствию скольжения. Это приводит к точному управлению скоростью и положением. Синхронное управление можно использовать в таких случаях, как конвейерные ленты, роботизированные руки и другие приложения, требующие скоординированных движений.
• Система рекуперации мощности скольжения: Эта система используется в таких приложениях, как рекуперативное торможение, где кинетическая энергия должна быть восстановлена для последующего использования. Система работает путем восстановления энергии, которая теряется при скольжении ротора в асинхронной машине. Эта энергия затем накапливается и используется для других целей. Система рекуперации мощности скольжения не только управляет скоростью двигателя, но и помогает повысить энергоэффективность системы.

Функции и характеристики регулирования скорости переменного тока для асинхронных двигателей

Управление асинхронным двигателем с переменной скоростью зависит от типа двигателя. В таблице ниже приведены некоторые общие функции и характеристики различных асинхронных двигателей.

• Асинхронные двигатели переменного тока

  Для управления асинхронным двигателем необходимо использовать метод, позволяющий изменять либо напряжение, либо частоту, подаваемые на двигатель. Использование частотного преобразователя (VFD) для управления двигателем является наиболее экономичным способом, и он обеспечивает наилучшую производительность с точки зрения регулирования скорости, динамического отклика и экономии энергии. Другой способ управления двигателем – это использование автотрансформатора, но он обеспечивает ограниченное регулирование скорости и не подходит для приложений с постоянным крутящим моментом. Частотный преобразователь может защитить двигатель, обеспечивая защиту от пониженного напряжения и автоматический перезапуск после отключения или аварии. Он также может обеспечивать выходную защиту, такую как ограничение тока и управление противодействием откату для двигателя. Частотные преобразователи могут снизить потребление энергии в технологических приложениях, предлагая управление несколькими насосами и двигателями. С помощью PID-регулятора, интегрированного в частотный преобразователь, он может управлять технологическими параметрами, такими как расход, давление и температура.

• Синхронные двигатели переменного тока

  Методы управления скоростью и крутящим моментом включают управление током статора с помощью силового преобразователя и изменение нагрузки крутящего момента. Когда ротор имеет сальенсность, крутящий момент можно регулировать с помощью сальенсности и нагрузки крутящего момента. Если нет сальенсности, крутящий момент регулируется путем управления токовым вектором. Использование возбуждающей катушки полюса ротора или постоянного магнита может помочь в управлении скоростью ротора. Скорость ротора можно регулировать путем снижения тока возбуждения при легкой нагрузке или повышения его при большой нагрузке.

• Синхронные двигатели переменного тока с постоянными магнитами

  Метод векторного управления может обеспечить точное управление скоростью и крутящим моментом. Бессенсорное векторное управление может обеспечить надежную систему и экономичность за счет снижения стоимости энкодера. Прямое векторное управление обеспечивает лучшие характеристики динамического и статического отклика. С помощью режима управления ослаблением поля можно регулировать скорость ротора, что более эффективно расширяет диапазон скоростей. Эффективность можно оптимизировать с помощью режима управления оптимизацией эффективности. Наконец, режим торможения может обеспечить быстрое торможение.

• Двигатели с переключенным релюктансом (SRM)

  Традиционно двигатели с переключенным релюктансом работали с простым управлением включения/выключения. Но благодаря развитию силовой электроники методы управления стали лучше. Эти улучшения сделали производительность двигателей с переключенным релюктансом сопоставимой с производительностью других типов двигателей. Их поведение легко предсказать с помощью динамического управления, что расширяет их применение на большее количество областей.

Области применения регулирования скорости переменного тока для асинхронных двигателей

Различные отрасли промышленности и процессы, включая производство и транспорт, используют регулирование скорости переменного тока для асинхронных двигателей для повышения производительности и эффективности. В следующем списке перечислены основные области применения этой технологии:

• Производство и технологические отрасли: Регулирование скорости позволяет операторам регулировать скорость насосов, компрессоров и вентиляторов в соответствии с потребностями конкретного приложения. Это приводит к снижению потребления энергии и увеличению срока службы двигателей с переменной скоростью.
• Системы HVAC: Регулирование скорости переменного тока для асинхронных двигателей регулирует скорость вентиляторов и приводов для оптимизации производительности системы, обеспечивая при этом точное регулирование температуры и влажности. Это приводит к повышению энергоэффективности и улучшенному управлению системой.
• Транспорт и логистика: Двигатели с переменной скоростью повышают производительность и эффективность приложений, обеспечивая точное управление ускорением и замедлением.
• Морские применения: Регулирование скорости двигателя обеспечивает точную работу насосов и вентиляторов, а также других вспомогательных систем, регулируя скорость морских двигателей и оптимизируя топливную экономичность и контроль выбросов.
• Сельское хозяйство: Регулирование скорости двигателя регулирует скорость насосов и двигателей для оптимизации работы оросительных систем, снижая потребление энергии и улучшая управление системой.
• Строительство и горнодобывающая промышленность: Регулирование скорости двигателей оптимизирует работу компрессоров, насосов и другого оборудования, обеспечивая точное управление их скоростью.
• Развлечения и СМИ: Регулирование скорости двигателя регулирует скорость вентиляторов и насосов в аудиовизуальном оборудовании для снижения их потребления энергии.
• Текстиль и одежда: В таких приложениях, как швейные машины, регулирование скорости двигателя регулирует их скорость для повышения качества продукции и эффективности производства.
• Потребительская электроника: Регулирование скорости двигателя регулирует скорость вентиляторов, компрессоров и других устройств для повышения энергоэффективности и улучшения производительности.

Как выбрать регулирование скорости переменного тока для асинхронных двигателей

Выбор правильного регулирования скорости для асинхронных двигателей требует тщательного рассмотрения различных факторов, чтобы обеспечить совместимость, производительность и требования к приложению. Ниже приведены некоторые ключевые моменты, которые следует иметь в виду при выборе системы управления:

• Совместимость двигателя

  Первым шагом является определение того, является ли управляемый двигатель асинхронным двигателем или асинхронным двигателем с постоянными магнитами. Тип двигателя определяет характеристики и технические характеристики контроллера. Асинхронные двигатели обычно используются в промышленных приложениях, а асинхронные двигатели с постоянными магнитами подходят для приложений, требующих высокого крутящего момента при низких скоростях.

• Метод управления

  Различные системы регулирования скорости используют различные методы для регулирования скорости двигателя. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) – это распространенная техника, которая обеспечивает плавное регулирование скорости и точное управление. Другие методы могут быть более подходящими для конкретных приложений или типов двигателей.

• Номинальная мощность

  Выберите систему регулирования скорости с номинальной мощностью, соответствующей напряжению и току двигателя. Убедитесь, что контроллер может справиться с нагрузкой двигателя без превышения своих пределов или ухудшения производительности.

• Диапазон скорости

  Определите необходимый диапазон скорости для приложения и выберите контроллер, который может обеспечить необходимые скорости ускорения и замедления в этом диапазоне. Убедитесь, что управление обеспечивает плавную и стабильную работу во всем диапазоне скоростей.

• Требования к крутящему моменту

  Рассмотрите требования к крутящему моменту нагрузки, управляемой двигателем. Убедитесь, что система регулирования скорости может обеспечить достаточный крутящий момент при низких скоростях, если это требуется для приложения. Ищите контроллеры с высоким пусковым моментом и надежными возможностями управления крутящим моментом.

• Обратная связь и функции управления

  Рассмотрите любые дополнительные функции управления или механизмы обратной связи, которые могут быть необходимы для приложения. Системы управления замкнутого контура с датчиками обратной связи обеспечивают более точное управление скоростью и крутящим моментом. Подумайте о PID-регуляторе, управлении по пандусу и других функциях, которые улучшают производительность системы регулирования скорости.

• Экологические соображения

  Если двигатель работает в суровых или требовательных условиях, рассмотрите экологический рейтинг и пригодность системы регулирования скорости. Защищенные от пыли, водонепроницаемые и взрывозащищенные рейтинги необходимы для приложений, подверженных воздействию пыли, влаги и опасных условий. Выбирайте контроллеры, которые могут выдерживать условия окружающей среды, не снижая производительность или надежность.

Вопросы и ответы

В1: Применяется ли регулирование скорости ко всем типам асинхронных двигателей?

О1: Нет, не все асинхронные двигатели могут иметь регулирование скорости. Для работы с регулированием скорости двигатель должен быть соответствующим образом спроектирован. Таким образом, только определенные конструктивные изменения позволят обеспечить совместимость с системами регулирования скорости.

В2: Можно ли использовать частотный преобразователь с любым трехфазным асинхронным двигателем?

О2: Хотя многие трехфазные асинхронные двигатели совместимы с частотными преобразователями, необходимо проверить технические характеристики двигателя и убедиться, что он подходит для работы с частотным преобразователем. При использовании частотных преобразователей с конкретными двигателями учитывайте любые коэффициенты снижения или дополнительные требования к охлаждению.

В3: Какие преимущества дает регулирование скорости?

О3: Регулирование скорости обеспечивает точное регулирование скорости, что приводит к экономии энергии, улучшенному управлению процессами и снижению механической нагрузки на двигатели и машины. Оно также позволяет выполнять динамическое торможение, улучшает быстродействие системы и сводит к минимуму износ оборудования.

В4: Как внедрить регулирование скорости?

О4: Для внедрения регулирования скорости необходимо интегрировать в систему соответствующее устройство управления скоростью, такое как контроллер или привод. Это устройство регулирует передачу мощности к двигателю, позволяя регулировать скорость и обеспечивая согласованную производительность в соответствии с эксплуатационными требованиями.