Несколько способов управления однофазным асинхронным двигателем. Управление однофазным двигателем


Несколько способов управления однофазным асинхронным двигателем

Достоинства и недостатки различных способов управления асинхронными двигателями. Выводы, сделанные по опыту практического применения.

В настоящее время получили большое распространение асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Это вызвано тем, что такие машины не имеют щеточного узла, их ротор сделан из алюминия и технологически очень прост, а значит, сама конструкция получается очень надежной. Рассмотрим несколько способов управления однофазным асинхронным электродвигателем.

Конденсаторный однофазный электродвигатель

Наиболее распространенным типом асинхронного однофазного электродвигателя является двигатель с двумя статорными обмотками. Первая и вторая обмотки идентичны по количеству витков, но последовательно с одной из обмоток включают конденсатор. Конденсатор обеспечивает сдвиг фаз между обмотками для образования вращающегося магнитного поля для ротора.

Частотный способ управления

Основным способом управления таким двигателем, применяемым в настоящее время, является частотный способ. Этот способ реализуется с помощью специальных приборов, называемых ШИМ инверторами. Эти инверторы, в свою очередь, бывают однофазными и трехфазными, что определяется количеством пар силовых выходов для управления обмотками двигателя. Для управления однофазным двигателем может быть применен как однофазный, так и трехфазный инвертор. Пример самодельной конструкции - частотный преобразователь своими руками.

Управление однофазным ШИМ инвертором

При таком управлении обе обмотки двигателя включены параллельно. Два выхода инвертора подключаются к точкам соединения обмоток. Инвертор формирует напряжение с варируемой частотой и с линейной зависимостью напряжение к частоте. Регулировать частоту можно как вниз, так и вверх. Диапазон регулировки обычно не превышает 1:10, т.к. емкость конденсатора в одной из обмоток напрямую зависит от частоты.

Достоинства

Основные достоинства этого метода – это простота ввода в эксплуатацию, не требующая переделки конструкции двигателя; надежная работа, т.к. частотный преобразователь специально разработан для управления такими типами двигателей; хорошие характеристики (ПИД-регулятор, предустановленные скорости, низкий пусковой ток, защитные функции и т.д.)

Недостатки

К недостаткам относятся: только однонаправленное вращение; более высокая стоимость и дефицит однофазных преобразователей по сравнению с трехфазными, по причине их малого выпуска.

Управление трехфазным ШИМ инвертором

В данном случае обмотки двигателя включают последовательно. Выходы трехфазного преобразователя подключают к средней точке и к концам обмоток электродвигателя. Конденсатор при этом из схемы исключают (требуется некоторая переделка двигателя) Так как обмотки двигателя сдвинуты на 90 градусов, а инвертор дает сдвиг фаз на 120 градусов, то поле не будет идеально круговым и это отрицательно скажется на параметрах регулирования.

Поле будет пульсирующим. Так как порядок коммутации выводов инвертора можно менять программным путем, то легко добиться изменения чередования напряжений на обмотках, следовательно, менять направление вращения ротора двигателя.

Достоинства

К достоинствам следует отнести: доступность на рынке и сравнительно низкую цену; возможность реверсивной работы обычного нереверсивного двигателя; более широкий, чем у однофазного преобразователя диапазон регулировки; возможности программируемых функций как у однофазного инвертора или даже шире за счет большего количества коммутируемых выходов.

Недостатки

Недостатки это: пониженный и пульсирующий момент однофазного двигателя; повышенный его нагрев; не все стандартные преобразователи готовы для такой работы, т.к. некоторые производители прямо запрещают использовать свои изделия в таком режиме.

Фазовое управление с помощью симисторного регулятора (диммера)

Этот метод самый «древний», он обусловлен отсутствием до недавнего времени в широкой продаже частотных регуляторов и их относительно высокой ценой. При таком управлении обмотки двигателя остаются включенными параллельно. Одна из обмоток включена последовательно с фазосдвигающим конденсатором. К точкам параллельного соединения обмоток подключается симисторный регулятор.

На выходе этого регулятора формируется однофазное напряжение с постоянной частотой (50 Гц) и регулируемым среднеквадратическим значением. Это происходит за счет регулирования напряжения открывания симистора, т.е. изменяется время открытого состояния симистора за период следования сетевого напряжения.

Момент на валу двигателя, при таком регулировании, будет снижаться пропорционально напряжению, критическое скольжение будет неизменным.

Достоинства

Основные достоинства: исключительная простота устройства управления; возможность собрать и починить такое устройство любым радиолюбителем; на порядок или даже несколько порядков более низкая цена по сравнению с частотными приводами.

Недостатки

Основные недостатки это: регулирование оборотов только на понижение; диапазон регулирования с помощью диммера только 2:1; стабильность скорости только удовлетворительная; допустимая нагрузка резко снижается с уменьшением скорости; перегрев двигателя на низких скоростях, т.к. не хватает производительности встроенного вентилятора двигателя; необходимость завышения мощности двигателя.

Выводы

Исходя из всего вышеперечисленного, необходимо настоятельно рекомендовать применение частотных приводов для управления асинхронными двигателями. Такие приводы (ШИМ инверторы) кроме несомненных удобств по управлению, позволяют получить высокий КПД установок и добиться роста коэффициента мощности (cos фи) до 0.98, т.е. реализовать программу энергосбережения.

Смотрите также: Однофазное подключение трехфазного двигателя и Регуляторы оборотов коллекторных двигателей

Яков Кузнецов

elektruk.elektruk.info

Способы управления однофазным асинхронным двигателем

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором сегодня достаточно распространены. Это объясняется отсутствием щеточного узла, ротор асинхронных двигателей изготавливается из алюминия и технологически прост в изготовлении, и как следствие, конструкция асинхронного двигателя очень надежна.

Самым распространенным из всех типов асинхронных двигателей является однофазный электродвигатель с двумя статорными обмотками. Первая и вторая статорные обмотки идентичны по количеству витков, но последовательно одной обмотке включен конденсатор, обеспечивающий сдвиг фаз между обмотками для образования вращающегося магнитного поля статора.

Способы управления однофазными асинхронными электродвигателями.

1) Частотный способ управления однофазным асинхронным двигателем

Основным способом управления однофазным асинхронным двигателем является частотный. Частотный способ управления однофазным асинхронным двигателем реализуется посредством специальных устройств — ШИМ-инверторов. В свою очередь ШИМ-инверторы различают однофазные и трехфазные, что определяется количеством пар силовых выходов для управления обмотками двигателя. Управление однофазным двигателем может быть организовано как  посредством однофазного, так и трехфазного инвертора.

Управление однофазным асинхронным электродвигателем посредством однофазного ШИМ-инвертора

По такой схеме обе обмотки асинхронного двигателя включены параллельно. Два выхода инвертора подключаются к точкам соединения обмоток. Посредством инвертора формируется напряжение с изменяемой частотой и линейной зависимостью напряжения от частоты. Регулировка частоты возможна как вниз, так и вверх. Диапазон регулировки частоты обычно не превышает 1:10, поскольку емкость конденсатора в одной из обмоток прямо зависит от частоты.

Достоинства: простота ввода в эксплуатацию, отсутствие необходимости переделки конструкции двигателя; надежность работы, поскольку частотный преобразователь разработан специально для управления однофазными асинхронными двигателями; полезный функционал (ПИД-регулятор, защитные функции, низкий пусковой ток и др.)

Недостатки: только однонаправленное вращение; достаточно высокая стоимость и редкость однофазных преобразователей частоты в сравнении с трехфазными.

Управление однофазным асинхронным электродвигателем посредством трехфазного ШИМ-инвертора

В такой схеме обмотки однофазного электродвигателя включают последовательно. Выходы трехфазного преобразователя подключают к средней точке и к концам обмоток электрического двигателя. Конденсатор из такой схемы управления исключается (необходима определенная переделка двигателя). Вследствие сдвига обмоток двигателя на 90 градусов и сдвига фаз на 120 градусов инвертором, получаемое магнитное поле идеально круговым не получится, что скажется отрицательно на параметрах регулирования частоты оборотов однофазного асинхронного двигателя.

Магнитное поле получается пульсирующим. Поскольку порядок коммутации выводов инвертора может меняться программным путем, изменения чередования напряжений на обмотках  добиться достаточно просто, следовательно, просто и менять направление вращения ротора асинхронного двигателя.

Достоинства: доступность на рынке промышленной автоматизации и сравнительно низкая цена; возможность реверсивной работы асинхронного двигателя; более широкий диапазон регулировки, чем у однофазного преобразователя; более широкие возможности программируемых функций, чем у однофазных инверторов.

Недостатки: пульсирующий и пониженный момент однофазного электродвигателя; повышенный нагрев асинхронных однофазных двигателей в такой схеме; не все стандартные преобразователи (ШИМ-инвертора) могут применяться в такой схеме.

2) Фазовое управление однофазным асинхронным электродвигателем посредством симисторного регулятора (диммера)

Данный метод является самым «древним» и обусловлен отсутствием до недавнего времени в широкой продаже частотных регуляторов однофазных асинхронных электродвигателей и их относительно высокой ценой. При управлении посредством симисторного регулятора обмотки двигателя остаются включенными стандартным способом. Симисторный регулятор подключается к точкам параллельного соединения обмоток.

На выходе симисторного регулятора (диммера) формируется однофазное напряжение постоянной частоты (50 Гц) и среднеквадратическим регулируемым значением. Это происходит вследствие регулирования напряжения открывания симистора (изменение времени открытого состояния симистора в течение периода изменения синусоиды сетевого напряжения).

В такой схеме момент на валу электрического двигателя снижается пропорционально напряжению, а критическое скольжение остается неизменным.

Достоинства: исключительная простота симисторного устройства управления; возможность ремонта  симисторного регулятора (диммера) любым радиолюбителем; на порядок более низкая цена симисторного регулятора (диммера) по сравнению с частотными приводами.

Недостатки: регулирование оборотов только в сторону уменьшения; диапазон регулирования оборотов только 2:1; стабильность скорости при применении симисторного регулятора (диммера) удовлетворительная; допустимая нагрузка электродвигателя существенно снижается с уменьшением скорости; применение симисторного регулятора (диммера) вызывает перегрев двигателя на низких скоростях, поскольку производительности встроенного вентилятора двигателя не хватает; необходимость завышения мощности двигателя.

Исходя из сказанного выше, для управления асинхронными двигателями настоятельно рекомендуемо применение частотных приводов. Частотные приводы (ШИМ-инверторы) кроме несомненных удобств при управлении, дают возможность получить высокий КПД электродвигателей и добиться роста коэффициента мощности (cosφ)  до 0.98, т.е. реализации программы энергосбережения.

Электрические машины

engineering.ua

Преобразователь частоты для однофазного двигателя

Помимо распространенных 3-х фазных асинхронных двигателей, на рынке предлагают однофазные моторы. Чаще всего ими являются насосы и вентиляторы. Самые популярные агрегаты в промышленности и в быту. И тут возникает вопрос? Как же ими управлять и регулировать скорость. Способов великое множество. Но самый эффективный, это когда подключают преобразователь частоты для однофазного двигателя.

Из этой статьи вы узнаете:

Однофазный асинхронный двигательСпособы подключения мотораПодключение преобразователя частоты и однофазного двигателя

Всем привет! С вами Гридин Семён, и в этом посте мы поговорим с вами о нюансах управления асинхронными однофазными двигателями. Какой способ управления лучше? Разберём такой вопрос — частотное управление двигателем более подробно.

Однофазный асинхронный двигатель

Наибольшее применение такие моторы нашли в быту и малом бизнесе. Они необходимы там, где нет трёхфазной сети. Мощность их ограничивается лишь частотой сети. Сами по себе аппараты маломощные, в диапазоне от 500 Ватт до 2 килоВатт.

Принцип работы однофазного двигателя заключается в смещении обмоток в пространстве относительно друг друга. Ключевым моментом является сдвиг фазы в обмотках на 120 градусов. Главным «фазосдвигателем» у нас является конденсатор. Как правило, он подключён последовательно в цепи статорной обмотки.

По конструкции моторы могут различаться. Так что, не к любому можно подключить преобразователь частоты, нужно обращать внимание прежде всего на схему подключения обмоток. Двухфазный двигатель с рабочей и пусковой обмоткой точно не сможет запуститься, совсем другой принцип работы. Мы к этому ещё вернёмся...

Способы подключения мотора

А теперь давайте рассмотрим несколько способов подключений:

  • конденсаторный способ;
  • частотный способ;
  • фазовое управление с помощью симистора;

Какой из способов лучше всего? Знаете, всё зависит от задачи, которую нужно решить... А так на вкус и цвет, сами знаете...

Если вы мало знакомы с преобразователем частоты, можете ознакомиться в статье «Чего вы не знаете о преобразователе частоты?»

Конденсаторный способ подключений

Бюджетное подключение трехфазных моторов к однофазной сети. Просто цепляем конденсатор последовательно в цепи обмотки и превращаем аппарат из трехфазного в однофазный. Вот схема:

Сп — пусковой конденсатор, а Ср — рабочий конденсатор. Как подбирать ёмкость в этом случае я расписывать не буду. В просторах интернета есть полно информации по этому поводу.

Фазовое управление с помощью симистора

Это один из самый старых способов управления. Две обмотки двигателя подключаются параллельно, одна из них с конденсатором. К точкам обмоток соединяем симисторный регулятор. Их актуальность, по-моему мнению, ещё не пропала. Лучше всего использовать для не тяжёлых нагрузок (вентиляторы, насосы).

Важно! Учитывайте, что сим. блоки в основном предназначены для активной нагрузки. Так как мотор — это индуктивная нагрузка, поэтому активный ток делим примерно на 10. Если ток активной нагрузки равен 50, то индуктивный будет 5.

На выходе устройства формируется напряжение сетевой частоты 50 Гц и настраивается среднеквадратичное число. Таким образом мы меняем время открытого состояния симистора за период следования напряжения. Единственный недостаток: момент на валу падает относительно снижения напряжения. Вот вам пример Autonics SPK1:

Входы для регулировки скорости универсальные. Сюда можно подключить и потенциометр 1 кОм, и датчик с токовым сигналом 4-20 мА, и напряжение 0-5 В.

Частотный способ

О популярности преобразователя частоты нет смысла говорить. Так как это устройство давно известно всем. Частотный способ является основным в нашем 21 веке. Скорость регулируется с помощью ШИМ-модуляции. Достаточно сложный девайс, требующий отдельной статьи. По входному напряжению существуют как и 380 В, так и 220В. Но что же получается по выходу?

На рынке есть готовые варианты и на однофазный, и на трёхфазный электродвигатель. Просто нужно подобрать схемное решение.

Но, бывают случаи когда ПЧ с однофазным выходом не по карману. Или у вас на полке лежит трёхфазный ПЧ. Давайте рассмотрим вариант подключения мотора к преобразователю частоты.

Подключение преобразователя частоты и однофазного двигателя

В такой схеме есть ряд существенных недостатков:

  1. Запуск двигателя происходит при минимальной частоте 30 Гц;
  2. Частоту ниже 30 Гц можно регулировать, но не рекомендуется, очень вредно для движка;
  3. Есть нюанс с настройкой пускового напряжения, требуется немного загрублять параметр;

Для решения вопроса с подключением двух устройств поможет нам обычный дроссель. Катушка индуктивности поможет нам подавить ёмкость в схеме, таким образом давая возможность частотнику спокойно подавать синусоиду на движок. Да, вот схема:

Всё элементарно, правда. Видео, к сожалению не сохранилось. Выкладываю фото с ПЧ Eaton и однофазным насосом.

Производителей ПЧ в мире очень много. Поэтому из настроек я могу направить вас примерно и в общих чертах, если будут возникать проблемы с подключениями. Основная мысль заключается в том, что при пуске двигателя минимальное напряжение и частоту поднять вверх. Но делать это нужно осторожно и аккуратно, есть шанс спалить мотор.

И еще рекомендую ограничить минимальную частоту на 30 Гц, чтобы не допустить запуска вхолостую и перегрева.  Двигатель начинает сильно греться, при пуске на низких частотах.

На этом у меня всё, друзья...

Мне очень нравится кататься на велосипеде. Ещё больше — модернизировать, добавлять что-то новое и интересное. Я совсем недавно в просторах интернета нашёл комплект электромотора для заднего колеса. Комплекты существуют, как и для переднего колеса, так и для заднего:

Загорелся идеей поставить и на свой велобайк. Может кто сталкивался? Кто-то ставил? Хочу увидеть ваше мнение... Пишите в комментариях.

Надеюсь моя статья помогла вам определиться с выбором подключения однофазного двигателя? Если что-то не дописал, напишите в комментариях, исправлю...)

P.S. Небольшой анонс следующей статьи:

Широкая доступность фотоустройств породила новую проблему — потребность в эффективных инструментах цифрового монтажа. На этом рынке традиционно доминирует профессиональный графический пакет Adobe Photoshop. Но, не стоит ограничивать свой кругозор только им. Существует огромное количество достойных фоторедакторов, покрывающих 90% повседневных нужд фотографов-любителей.

Спасибо за то, что читаете мои статьи! Всего вам доброго!!

С уважением, Гридин Семён

 

kip-world.ru

Устройство для управления однофазным электродвигателем

электроника для дома

 

В статье приводится описание простого устройства, предназначенного для пуска однофазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и пусковой обмоткой, отключаемой по окончании пуска. Одновременно устройство обеспечивает регулирование вращения электродвигателя и его эффективное торможение при отключении от питающей сети.

 

Предлагаемое устройство относится к электротехнике и может быть использовано для пуска, торможения и регулирования частоты вращения однофазных асинхронных электродвигателей (ОАД) с короткозамкнутым ротором, имеющих пусковую обмотку или пусковой конденсатор, отключаемые по окончании пуска. Является усовершенствованием известного устройства по авторскому устройству [1].

Известное устройство [1-2] содержит двухполюсный переключатель на два положения, с помощью которого подключается к сети рабочая обмотка ОАД и обмотка электромагнитного реле через ограничительный резистор и выпрямительный диод. К зажимам обмотки электромагнитного реле присоединен времязадающий конденсатор. Размыкающий контакт электромагнитного реле обеспечивает подключение пусковой обмотки ОАД к сети через фазосдвигающий элемент-конденсатор и контакты двухполюсного переключателя при его включении. Выпрямительный диод при работе ОАД служит для питания обмотки электромагнитного реле выпрямленным током сети.

При отключении ОАД диод обеспечивает питание обмоток двигателя выпрямленным током сети через замыкающий контакт реле и контакты двухполюсного переключателя. Таким образом, известное устройство обеспечивает пуск и торможение ОАД путем использования одних и тех же элементов.

Однако функциональные возможности известного устройства могут быть расширены путем использования его одновременно и для регулирования частоты вращения ОАД.

Указанная цель достигается тем, что устройство (рис.1) дополнительно снабжено последовательной цепочкой, состоящей из замыкающего контакта переключателя SA2, регулируемого токоограничивающего элемента R2, замыкающих контактов электромагнитного реле К1.3 и однополюсного выключателя.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется рис.1, на котором показана принципиальная схема устройства (заявка автора [3]).

 Описание устройства

Устройство содержит трехполюсный переключатель SA1 на два положения, с помощью которого подключается к сети контактами 1 -2 рабочая обмотка Р двигателя и пусковая П через замкнутые контакты К 1.1 электромагнитного реле К1 и фазосдвигающий элемент С1. Одновременно контактами 3-4 переключателя SA1 присоединяется к сети обмотка электромагнитного реле К1 через резистор R1 и выпрямительный диод VD. К зажимам обмотки электромагнитного реле присоединен времязадающий конденсатор С2. Выпрямительный диод VD при работе ОАД служит для питания обмотки К1 электромагнитного реле выпрямленным током сети. При отключении ОАД диод VD обеспечивает питание обмоток Р и П двигателя выпрямленным током сети через замыкающий контакт К1.2 реле К1 и контакты 3-5 и 1 -6 переключателя SA1 соответственно.

Токоограничивающий элемент R2 одним выводом соединен через замыкающие контакты К 1.3 электромагнитного реле и контакты выключателя SA2 с точкой соединения фазосдвигающего элемента С1 и пусковой обмотки П, а вторым - через замыкающие контакты переключателя SA1 к зажиму резистора R1 времязадающей цепочки. В исходном предпусковом положении обмотка К1 реле током не обтекается, контакты К 1.1 реле замкнуты, а контакты К 1.2 и К 1.3 разомкнуты. При этом контакты выключателя SA2 также разомкнуты, а сопротивление резистора R2 должно быть наибольшим.

 Принцип действия

Включение ОАД осуществляется с помощью трехполюсного переключателя SA1, в результате через замкнутые контакты 1-2 обтекается током рабочая обмотка Р двигателя и пусковая П через замкнутые контакты К1.1 реле К1 и конденсатор С1. Двигатель запускается. Одновременно через диод VD и замкнутые контакты 3-4 переключателя SA1 происходит зарядвремязадающего конденсатора С2. При достижении величины напряжения на конденсаторе достаточного для срабатывания реле, последнее срабатывает и размыкает свои контакты К 1.1 в цепи пусковой обмотки П, отключая ее от сети. Пуск ОАД окончен. При срабатывании реле К1 замыкаются также его контакты

К1.2 в цепи торможения двигателя и контакты К1.3 в цепи регулирования его частоты вращения, подготавливая, таким образом, схему управления к последующим режимам работы ОАД, т.е к эффективному торможению при отключении от сети или к регулированию частоты вращения при работе.

Регулирование частоты вращения ОАД осуществляется включением выключателя SA2 и поворотом рукоятки резистора R2. В этом случае пусковая обмотка П двигателя обтекается выпрямленным током сети через диод VD, замкнутые контакты 3-4, 7-8 переключателя SA1, резистор R2, замкнутые контакты К 1.3 реле К1 и контакты включенного выключателя SA2. В результате устанавливается вполне определенная частота вращения ОАД. Изменяя величину сопротивления резистора R2, можно плавно изменять частоту вращения двигателя.

Рис.1

При регулировании частоты вращения ОАД необходимо иметь в виду, что предлагаемое техническое решение предназначено для кратковременного снижения частоты вращения рабочего механизма, так как «подпитка» пусковой обмотки П выпрямленным током сети приводит к ее повышенному нагреву. Поэтому по окончании кратковременной работы на какой-то скорости выключатель SA2 необходимо выключить.

Отключение ОАД осуществляют выключателем SA1. При этом обмотки двигателя обтекаются выпрямленным током сети через диод VD и замкнутые контакты К1.2 реле К1 и контакты 1-6 переключателя SA1 Двигатель эффективно тормозится. После разряда конденсатора С2 на обмотку реле К1 реле размыкает свои контакты К 1.2 в цепи диода VD, обесточивая обмотки ОАД. Процесс торможения окончен, и схема управления готова к повторному пуску двигателя, так как контакты К1.1 реле К1 после окончания процесса торможения замкнулись.

Таким образом, введение дополнительных элементов в схему управления однофазным двигателем обеспечивает использование одного и того же выпрямительного диода VD и реле К1 не только для пуска, работы и торможения ОАД, но и для регулирования его частоты вращения, что расширяет функциональные возможности предлагаемого

устройства, т.е. устройство становится многофункциональным, обеспечивая несколько режимов работы двигателя

 Детали

1. Выключатель SA1 любой малогабаритный трехполюсный, подходящий по току и напряжению, например, типа ПТ3-40В 220 В - 3 А.

2. Выключатель SA2 одно-, двухполюсный на два положения типа П2Т-13 220 В - 3 А или ТП1 -2 220 В -2 А.

3. Диод VD типа КД227Ж (5 А, 800 В) или 2Д203Г, Д (10 А, 700 В), либо В10-10 - В1 0-14 на ток 10 А и напряжение от 700 В и выше.

4. Резистор R1 типа МЛТ-2 сопротивлением 5,6 кОм.

5. Переменный резистор R2 типа ППБ-25Г мощностью 25 Вт, сопротивлением 10 кОм.

6. Конденсатор С1 типа МБГО-2, КБГ-МП, БГТ на напряжение не ниже 400 В или типа МБГЦ, что предпочтительней, подбирают его из расчета 6,6...7 мкФ на 100 Вт мощности двигателя. Если двигатель не запускается, то найденную величину емкости конденсатора С1 необходимо увеличить в 1,5-2 раза.

7. Конденсатор С2 типа КЭ-2 или ЭМ емкостью 40... 100 мкФ на напряжение 400...500 В.

8. Промежуточное реле переменного тока К1 типа РП-21 220 В-

5 А может быть заменено реле типа РП-25 или МКУ-48.

 Наладка

Осуществляется изменением величины сопротивления R1 и емкости конденсатора С2 для получения задержки срабатывания реле К1 в пределах 3. .4 с, которую можно производить без двигателя.

К. В. Коломойцев

 Литература

1. А.с. 913536 СССР, МКИ Н02Р 1 /42. Устройство управления однофазным электродвигателем /К.В. Коломойцев. (СССР). -№2938330/24-07: заявл. 10.06.80; опуб. 15.03.82 Бюл. №10

2. Коломойцев К.В, Устройство управления электродвигателем // Электрик. - 2005. - №6. -

С.16-17.

3. Заявка №3401305/07/037698. кл. Н02Р 1/42 от 02.03.82. Устройство для управления однофазным асинхронным электродвигателем / К.В. Коломойцев (СССР).

 

Читайте также :Электронный запуск электродвигателей Бесконденсаторный пуск трехфазных электродвигателей от однофазной сети

 

radiopolyus.ru

Несколько способов управления однофазным асинхронным двигателем

Достоинства и недостатки различных способов управления асинхронными двигателями. Выводы, сделанные по опыту практического применения.

В настоящее время получили большое распространение асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Это вызвано тем, что такие машины не имеют щеточного узла, их ротор сделан из алюминия и технологически очень прост, а значит, сама конструкция получается очень надежной. Рассмотрим несколько способов управления однофазным асинхронным электродвигателем.

Конденсаторный однофазный электродвигатель

Наиболее распространенным типом асинхронного однофазного электродвигателя является двигатель с двумя статорными обмотками. Первая и вторая обмотки идентичны по количеству витков, но последовательно с одной из обмоток включают конденсатор. Конденсатор обеспечивает сдвиг фаз между обмотками для образования вращающегося магнитного поля для ротора.

Частотный способ управления

Основным способом управления таким двигателем, применяемым в настоящее время, является частотный способ. Этот способ реализуется с помощью специальных приборов, называемых ШИМ инверторами. Эти инверторы, в свою очередь, бывают однофазными и трехфазными, что определяется количеством пар силовых выходов для управления обмотками двигателя. Для управления однофазным двигателем может быть применен как однофазный, так и трехфазный инвертор.

Управление однофазным ШИМ инвертором

При таком управлении обе обмотки двигателя включены параллельно. Два выхода инвертора подключаются к точкам соединения обмоток. Инвертор формирует напряжение с варируемой частотой и с линейной зависимостью напряжение к частоте. Регулировать частоту можно как вниз, так и вверх. Диапазон регулировки обычно не превышает 1:10, т.к. емкость конденсатора в одной из обмоток напрямую зависит от частоты.

Достоинства

Основные достоинства этого метода это простота ввода в эксплуатацию, не требующая переделки конструкции двигателя; надежная работа, т.к. частотный преобразователь специально разработан для управления такими типами двигателей; хорошие характеристики ( ПИД-регулятор, предустановленные скорости, низкий пусковой ток, защитные функции и т.д.)

Недостатки

К недостаткам относятся: только однонаправленное вращение; более высокая стоимость и дефицит однофазных преобразователей по сравнению с трехфазными, по причине их малого выпуска.

Управление трехфазным ШИМ инвертором

В данном случае обмотки двигателя включают последовательно. Выходы трехфазного преобразователя подключают к средней точке и к концам обмоток электродвигателя. Конденсатор при этом из схемы исключают (требуется некоторая переделка двигателя) Так как обмотки двигателя сдвинуты на 90 градусов, а инвертор дает сдвиг фаз на 120 градусов, то поле не будет идеально круговым и это отрицательно скажется на параметрах регулирования.

Поле будет пульсирующим. Так как порядок коммутации выводов инвертора можно менять программным путем, то легко добиться изменения чередования напряжений на обмотках, следовательно, менять направление вращения ротора двигателя.

Достоинства

К достоинствам следует отнести: доступность на рынке и сравнительно низкую цену; возможность реверсивной работы обычного нереверсивного двигателя; более широкий, чем у однофазного преобразователя диапазон регулировки; возможности программируемых функций как у однофазного инвертора или даже шире за счет большего количества коммутируемых выходов.

Недостатки

Недостатки это: пониженный и пульсирующий момент однофазного двигателя; повышенный его нагрев; не все стандартные преобразователи готовы для такой работы, т.к. некоторые производители прямо запрещают использовать свои изделия в таком режиме.

Фазовое управление с помощью симисторного регулятора ( диммера)

Этот метод самый древний, он обусловлен отсутствием до недавнего времени в широкой продаже частотных регуляторов и их относительно высокой ценой. При таком управлении обмотки двигателя остаются включенными параллельно. Одна из обмоток включена последовательно с фазосдвигающим конденсатором. К точкам параллельного соединения обмоток подключается симисторный регулятор.

На выходе этого регулятора формируется однофазное напряжение с постоянной частотой (50 Гц) и регулируемым среднеквадратическим значением. Это происходит за счет регулирования напряжения открывания симистора, т.е. изменяется время открытого состояния симистора за период следования сетевого напряжения.

Момент на валу двигателя, при таком регулировании, будет снижаться пропорционально напряжению, критическое скольжение будет неизменным.

Достоинства

Основные достоинства: исключительная простота устройства управления; возможность собрать и починить такое устройство любым радиолюбителем; на порядок или даже несколько порядков более низкая цена по сравнению с частотными приводами.

Недостатки

Основные недостатки это: регулирование оборотов только на понижение; диапазон регулирования только 2:1; стабильность скорости только удовлетворительная; допустимая нагрузка резко снижается с уменьшением скорости; перегрев двигателя на низких скоростях, т.к. не хватает производительности встроенного вентилятора двигателя; необходимость завышения мощности двигателя.

Выводы

Исходя из всего вышеперечисленного, необходимо настоятельно рекомендовать применение частотных приводов для управления асинхронными двигателями. Такие приводы (ШИМ инверторы) кроме несомненных удобств по управлению, позволяют получить высокий КПД установок и добиться роста коэффициента мощности (cos фи) до 0.98, т.е. реализовать программу энергосбережения.

Яков Кузнецов, http://electrik.info/

energo.kcnti.ru

Устройство для управления однофазными асинхронными двигателями

Читать все новости ➔

В статье приводится описание универсально­го устройства, которое обеспечивает пуск и тор­можение однофазного асинхронного конденса­торного двигателя с короткозамкнутым ротором при параллельном включении его вспомогатель­ной обмотки с главной через рабочий конденса­тор (КОАД). Устройство также обеспечивает пуск и торможение однофазного асинхронного двига­теля с короткозамкнутым ротором с пусковой об­моткой, отключаемой по окончании процесса пу­ска двигателя (АОД).

Известны устройства для управления КОАД, описанные в [1, 2]. Наиболее близким по техни­ческой сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству является устройство для управления двигателем, приведенное в [1], которое обеспечивает пуск и торможение КОАД. Устройство содержит однополюсный переключа­тель на два положения, с помощью которого под­ключается к сети главная обмотка двигателя и че­рез фазосмещающий конденсатор - вспомога тельная. Последовательная цепочка из диода, резистора и тормозного конденсатора, который шунтирован обмоткой реле, служит для торможе­ния двигателя, замыкающие контакты реле вклю­чены в цепь диода, шунтирующего контакты пе­реключателя в цепи питания КОАД.

Однако такое устройство не обеспечивает уп­равление асинхронным двигателем с пусковой об­моткой, отключаемой по окончании пуска.

Целью предлагаемого технического решения является расширение функциональных возмож­ностей известного устройства.

Данная цель достигается тем, что устройство ля управления КОАД, которое описано в [1], до­полнительно снабжено размыкающими контакта­ми герконового реле и выключателем, размыка­ющие контакты реле включены последовательно с фазосмещающим конденсатором КОАД и шун­тированы цепью выключателя.

Сущность предлагаемого технического реше­ния поясняется рис.1, на котором представлена универсальная схема управления асинхронными однофазными двигателями как с рабочим кон­денсатором - КОАД, так и с пусковой обмоткой, отключаемой по окончании процесса пуска - ОАД (авторское свидетельство автора статьи [3]).

Рис. 1

Описание устройства

Устройство содержит переключатель SA1, с помощью которого подключается к сети главная обмотка «Г» электродвигателя, а также пусковая обмотка «П» через фазосдвигающий элемент - конденсатор С1 и размыкающие контакты 1-2 герконового реле К1, параллельно которым включен выключатель SА2. Обмотка К1 реле шунтирована времязадающим конденсатором С2 и подключена к зажимам главной обмотки «Г» электродвигателя через резистор R1 и диод VD1, который катодом соединен с переключателем SA1. Контакты переключателя SA1 в цепи главной обмотки «Г» электродвигателя шунтированы по­следовательной цепочкой из замыкающих кон­тактов 1-3 реле К1 и диода VD2.

При пуске электродвигателя с пусковой обмот­кой «П», отключаемой по окончании пуска (двига­тель ОАД), контакты выключателя SA2 должны быть разомкнуты. При пуске электродвигателя с обмоткой «В» (вспомогательная), не отключаемой по окончании пуска (двигатель КОАД), контакты выключателя SА2 должны быть замкнуты.

Работа устройства

При пуске электродвигателя с пусковой об­моткой (АОД), размыкают выключатель SA2 и включают переключатель SA1 («Пуск»). В этом случае обтекается током главная обмотка «Г» и пусковая «П» через фазосдвигающий конденса­тор С1 и замкнутые контакты 1-2 реле К1. АОД за­пускается. Одновременно протекает ток через последовательную цепочку из диода VD1, резис­тора R1 и конденсатора С2. Конденсатор С2 за­ряжается, и величина тока, протекающего по не­му, уменьшается, а через обмотку реле К1 увели­чивается. При определенном токе обмотки реле К1 оно переключается и замыкает контакты 1-3. В результате, пусковая обмотка «П» с фазосмеща­ющим элементом С1 отключается контактами 1-2 от сети, а последовательная цепочка из диода VD2 и замкнутые контакты 1-3 шунтирует замкну­тые контакты переключателя SA1. Пуск АОД окон­чен. В течение всего последующего времени рабо­ты АОД контакты 1-2 разомкнуты, а контакты 1-3 реле К1 замкнуты.

При отключении АОД от сети переключателем SA1 его обмотки главная «Г» и пусковая «П» со­единяются параллельно переключателем SA1 и обтекаются выпрямленным током сети через ди­од VD2, замкнутые контакты 1-3 реле К1. АОД ин­тенсивно тормозится. По окончании разряда кон­денсатора С2 на обмотку реле К1, последнее размыкает свои контакты 1-3 в цепи диода VD2, отключая обмотки «Г» и «П» АОД от сети.

Одновременно, устройство обеспечивает пуск и торможение двигателей (КОАД) с постоян­но включенными обмотками. В этом случае кон­такты выключателя SA2 должны быть замкнуты. При включении двигателя обтекается током глав­ная обмотка «Г» через переключатель SA1 и вспо­могательная «В» через замкнутые контакты вы­ключателя SA2 и конденсатор С1. В остальном работа схемы при пуске и торможении аналогич­на вышеописанному за исключением того, что обмотка «В» и конденсатор С1 остаются подклю­ченными к сети через замкнутые контакты вы­ключателя SA2 в течение всего времени работы двигателя.

Таким образом, введение в устройство размы­кающих контактов реле и выключателя, измене­ние взаимосвязей между элементами обеспечи­вают пуск и динамическое торможение электро­двигателя. Также уменьшается искрения контак­тов включателя «Пуск» SA1 за счет шунтирующего действия цепочки из диода VD2 и контактов реле 1-3. Устройство пригодно не только для конден­саторных двигателей, но и двигателей с пусковой обмоткой, отключаемой по окончании пуска.

Детали и наладка устройства практически ни­чем не отличаются от указанных в [2].

Литература

  1. Авторское свидетельство №813641 СССР, М. Кл3. Н 02 Р 3/24, Н 02 К 17/04. Однофазный асинхронный электродвигатель с устройством для динамического торможения / К.В. Коломойцев (СССР). - №2692759 / 24-07: заяв. 07.12.78; опуб.15.03.81 Бюл. №10.
  2. Коломойцев К.В. Однофазный асинхронный конденсаторный двигатель с устройством для ди­намического торможения // Электрик. - 2011. - №5. - С.48-49.
  3. Авторское свидетельство N2984383 СССР, М. Кл3. Н 02 Р 3/24, Н 02 К 17/04. Однофазный асинхронный электродвигатель с устройством для торможения / К.В. Коломойцев (СССР). - №3243286 / 24-07: заяв. 02.02.81.

Автор: Константин Коломейцев, г. Ивано-ФранковскИсточник: Радиоаматор №1/2017

Возможно, Вам это будет интересно:

meandr.org

Несколько способов управления однофазным асинхронным двигателем

Достоинства и недостатки различных способов управления асинхронными двигателями. Выводы, сделанные по опыту практического применения.

В настоящее время получили большое распространение асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Это вызвано тем, что такие машины не имеют щеточного узла, их ротор сделан из алюминия и технологически очень прост, а значит, сама конструкция получается очень надежной. Рассмотрим несколько способов управления однофазным асинхронным электродвигателем.

Конденсаторный однофазный электродвигатель

Наиболее распространенным типом асинхронного однофазного электродвигателя является двигатель с двумя статорными обмотками. Первая и вторая обмотки идентичны по количеству витков, но последовательно с одной из обмоток включают конденсатор. Конденсатор обеспечивает сдвиг фаз между обмотками для образования вращающегося магнитного поля для ротора.

Частотный способ управления

Основным способом управления таким двигателем, применяемым в настоящее время, является частотный способ. Этот способ реализуется с помощью специальных приборов, называемых ШИМ инверторами. Эти инверторы, в свою очередь, бывают однофазными и трехфазными, что определяется количеством пар силовых выходов для управления обмотками двигателя. Для управления однофазным двигателем может быть применен как однофазный, так и трехфазный инвертор.

Управление однофазным ШИМ инвертором

При таком управлении обе обмотки двигателя включены параллельно. Два выхода инвертора подключаются к точкам соединения обмоток. Инвертор формирует напряжение с варируемой частотой и с линейной зависимостью напряжение к частоте. Регулировать частоту можно как вниз, так и вверх. Диапазон регулировки обычно не превышает 1:10, т.к. емкость конденсатора в одной из обмоток напрямую зависит от частоты.

Достоинства

Основные достоинства этого метода – это простота ввода в эксплуатацию, не требующая переделки конструкции двигателя; надежная работа, т.к. частотный преобразователь специально разработан для управления такими типами двигателей; хорошие характеристики ( ПИД-регулятор, предустановленные скорости, низкий пусковой ток, защитные функции и т.д.)

Недостатки

К недостаткам относятся: только однонаправленное вращение; более высокая стоимость и дефицит однофазных преобразователей по сравнению с трехфазными, по причине их малого выпуска.

Управление трехфазным ШИМ инвертором

В данном случае обмотки двигателя включают последовательно. Выходы трехфазного преобразователя подключают к средней точке и к концам обмоток электродвигателя. Конденсатор при этом из схемы исключают (требуется некоторая переделка двигателя) Так как обмотки двигателя сдвинуты на 90 градусов, а инвертор дает сдвиг фаз на 120 градусов, то поле не будет идеально круговым и это отрицательно скажется на параметрах регулирования.

Поле будет пульсирующим. Так как порядок коммутации выводов инвертора можно менять программным путем, то легко добиться изменения чередования напряжений на обмотках, следовательно, менять направление вращения ротора двигателя.

Достоинства

К достоинствам следует отнести: доступность на рынке и сравнительно низкую цену; возможность реверсивной работы обычного нереверсивного двигателя; более широкий, чем у однофазного преобразователя диапазон регулировки; возможности программируемых функций как у однофазного инвертора или даже шире за счет большего количества коммутируемых выходов.

Недостатки

Недостатки это: пониженный и пульсирующий момент однофазного двигателя; повышенный его нагрев; не все стандартные преобразователи готовы для такой работы, т.к. некоторые производители прямо запрещают использовать свои изделия в таком режиме.

Фазовое управление с помощью симисторного регулятора ( диммера)

Этот метод самый «древний», он обусловлен отсутствием до недавнего времени в широкой продаже частотных регуляторов и их относительно высокой ценой. При таком управлении обмотки двигателя остаются включенными параллельно. Одна из обмоток включена последовательно с фазосдвигающим конденсатором. К точкам параллельного соединения обмоток подключается симисторный регулятор.

На выходе этого регулятора формируется однофазное напряжение с постоянной частотой (50 Гц) и регулируемым среднеквадратическим значением. Это происходит за счет регулирования напряжения открывания симистора, т.е. изменяется время открытого состояния симистора за период следования сетевого напряжения.

Момент на валу двигателя, при таком регулировании, будет снижаться пропорционально напряжению, критическое скольжение будет неизменным.

Достоинства

Основные достоинства: исключительная простота устройства управления; возможность собрать и починить такое устройство любым радиолюбителем; на порядок или даже несколько порядков более низкая цена по сравнению с частотными приводами.

Недостатки

Основные недостатки это: регулирование оборотов только на понижение; диапазон регулирования только 2:1; стабильность скорости только удовлетворительная; допустимая нагрузка резко снижается с уменьшением скорости; перегрев двигателя на низких скоростях, т.к. не хватает производительности встроенного вентилятора двигателя; необходимость завышения мощности двигателя.

Выводы

Исходя из всего вышеперечисленного, необходимо настоятельно рекомендовать применение частотных приводов для управления асинхронными двигателями. Такие приводы (ШИМ инверторы) кроме несомненных удобств по управлению, позволяют получить высокий КПД установок и добиться роста коэффициента мощности (cos фи) до 0.98, т.е. реализовать программу энергосбережения.

Яков Кузнецов, http://electrik.info/

hydromet.com.ru