Regulator prędkości do trójfazowych silników asynchronicznych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Silniki elektryczne

 Komentarze do artykułu

Zwracam uwagę czytelników na schemat (ryc. 1) i projekt urządzenia, które umożliwia regulację prędkości trójfazowego silnika asynchronicznego (IM) w zakresie 300 ... 8000 obr / min (dalej - RFV). Jestem pewien, że przyda się wielu radioamatorom, gdyż nadaje trójfazowym silnikom asynchronicznym nowe wskaźniki jakości: zasilanie z sieci jednofazowej praktycznie bez strat mocy, możliwość sterowania momentem rozruchowym, zwiększenie sprawności, niezależność kierunku obrotów od fazy przyłożonego napięcia, regulacja w szerokim zakresie obrotów zarówno na biegu jałowym jak i pod obciążeniem, a co najważniejsze możliwość zwiększenia obrotów maksymalnych z 3000 do 6000...10000 obr/min.

(kliknij, aby powiększyć)

Główne cechy RFV:

• Napięcie zasilania ~220 V
• Pobór mocy, nie więcej niż 15 W (bez mocy silnika)
• Typ silnika trójfazowy asynchroniczny Fн=3000 obr./min, Рн=120 W.

Jak wiadomo, sposobów sterowania prędkością IM jest kilka - poprzez zmianę napięcia zasilania, obciążenie wału, zastosowanie specjalnego uzwojenia wirnika z regulowaną rezystancją, a także regulację częstotliwości, która jest najskuteczniejszą metodą, ponieważ pozwala zachować charakterystykę energetyczną IM i zastosować najtańszy i najbardziej niezawodny HELL z wirnikiem klatkowym. Przed rozważeniem działania RFV należy przypomnieć czytelnikowi o głównych cechach IM.

1. Współczynnik sprawności Sprawność = (Pv / Rp), gdzie Pv to moc mechaniczna na wale silnika, Pp to moc elektryczna pobierana z sieci. Na biegu jałowym wydajność = 0, ponieważ Pv = 0. Przy mocy znamionowej na wale Rn sprawność ma maksymalną wartość (0,75 ... 0,95) dla różnych silników.

2. Prądy fazowe IM pokazano na rys.2.

3. Częstotliwość wirowania pola magnetycznego stojana n1=(60Fp)/p (rpm), gdzie Fp – częstotliwość prądu zasilającego, Hz; p to liczba par biegunów stojana. Zatem przy standardowej częstotliwości Fп=50 Hz pole magnetyczne w zależności od liczby par biegunów wiruje z częstotliwością (patrz tabela).

4. Poślizg S=(Fp-Fp)/Fp (%). Prędkość wirnika r jest zawsze mniejsza od częstotliwości Fp o wielkość poślizgu S (2...6%), na przykład Fp=960; 1420; 2840 obr./min Zasada działania AM opiera się na oddziaływaniu wirującego pola magnetycznego stojana z prądami indukowanymi przez to pole w przewodach uzwojenia wirnika.

5. Moment obrotowy М=Рв/О, gdzie О jest prędkością kątową obrotu wirnika О=2πFв/60.

6. Przeciążalność Kp \u1,5d Mkr / Mn \u2,5d XNUMX ... XNUMX, gdzie Mkr jest momentem krytycznym; Mn - moment nominalny.

7. Cosϕ=Iса/Iср=0,1...0,2 przy znamionowej prędkości obrotowej, gdzie Iса - prąd czynny stojana, Iср - prąd bierny stojana. Wzrostowi obciążenia silnika towarzyszy wzrost tylko składowej czynnej stojana, aw konsekwencji wzrost cosϕ do 0,8...0,9. Stąd wyraźna jest rola obciążenia silnika w celu poprawy cosϕ sieci zasilającej.

8. Prąd rozruchowy Ip - prąd stojana podczas rozruchu IM, Ip/In=5 ... 7. Moment rozruchowy IM nie jest duży. Podczas uruchamiania IM musi rozwinąć moment obrotowy przekraczający moment hamowania mechanizmu, w przeciwnym razie nie będzie się obracał. Mp/Mn=0,8...1,5.

Schemat funkcjonalny RFC pokazano na rys.3.

Główny oscylator jest przeznaczony do zmiany częstotliwości prądu zasilającego AM. Zmienia prędkość wirnika. Tri-Phase Sequence Pulse Conditioner (PTS) przekształca napięcie prądu stałego w trzy napięcia prostokątne, które są przesunięte w fazie o 120°. Przedwzmacniacz łączy niskomocowe wyjścia FIT z potężnym stopniem końcowym, którego zadaniem jest zasilanie faz AD prądem o wymaganym kształcie i częstotliwości. Zasilacz generuje napięcia +5, +9 i +300 V do zasilania RFV.

Rysunek 4 pokazuje wszystkie niezbędne przebiegi.

Na elementach DD1.1 ... DD1.3 montowany jest główny oscylator - multiwibrator o zmiennej częstotliwości generowania w zakresie 30 ... 800 Hz. Zmień częstotliwość za pomocą zmiennego rezystora R2. FIT składa się z licznika DD2, elementu „NAND” DD1.4 i czterech elementów „XOR” DD3.1...DD3.4. Trzy identyczne przedwzmacniacze są montowane na tranzystorach VT2 ... VT13 (po jednym na każdą fazę PIEKŁA).

Rozważ zasadę działania jednego z nich (górnego zgodnie ze schematem). Kiedy na wyjściu elementu DD3.2 pojawi się wysoki poziom, otwiera się tranzystor kompozytowy VT2, VT5. Z wyjścia elementu DD3.2 wysoki poziom jest podawany na wejście transoptora DD4, w wyniku czego na jego wyjściu ustawiany jest niski poziom, który zamyka tranzystor kompozytowy VT8, VT11. Pozostałe dwa wzmacniacze działają podobnie, tylko z różnicą faz 120°. Do odsprzęgania napięcia tranzystory VT2, VT5 i VT8, VT11 są zasilane z oddzielnych źródeł +9 V, a tranzystory VT14 ... VT19 - ze źródła +300 V. Diody VD10, VD13, VD16, VD17

 służą do odsprzęgania napięcia i bardziej niezawodnego blokowania tranzystorów VT14 i VT15.

Jednym z głównych warunków normalnej pracy tranzystorów VT14 i VT15 jest to, że nie powinny one być jednocześnie otwarte. Aby to zrobić, napięcie sterujące jest dostarczane na wejście tranzystora kompozytowego VT8, VT11 z wyjścia transoptora DD4, co zapewnia pewne opóźnienie w jego przełączaniu. Kiedy wysoki poziom pojawia się na wejściu transoptora DD4 przez elementy R8, VD7, tranzystor kompozytowy VT2, VT5 otwiera się, a tranzystor VT15 zamyka się. W tym samym czasie rozpoczyna się ładowanie kondensatora C9. 40 μs po pojawieniu się wysokiego poziomu na wejściu transoptora DD4 na jego wyjściu pojawia się niski poziom, tranzystor kompozytowy VT8, VT11 zamyka się, tranzystor VT14 otwiera się. Pojawienie się transoptora niskiego poziomu DD4 na wejściu nie może natychmiast zamknąć tranzystora kompozytowego VT2, VT5, ponieważ rozładowanie kondensatora C9 przez obwód R9, podstawę, emiter utrzymuje ten tranzystor otwarty przez 140 μs, a tranzystor VT15 - zamknięty. Czas opóźnienia wyłączenia transoptora DD4 wynosi 100 μs, więc tranzystor VT14 zamyka się przed otwarciem tranzystora VT15.

Diody VD22 ... VD23 chronią tranzystory VT14, VT15 przed wzrostem napięcia podczas przełączania obciążenia indukcyjnego - uzwojeń IM, a także do zamykania prądów uzwojenia w momentach, gdy napięcie zmienia biegunowość (podczas przełączania tranzystorów VT14, VT15). Na przykład po zamknięciu tranzystorów VT14 i VT17 prąd przepływa przez pewien czas w tym samym kierunku - od fazy A do fazy B, zamykając diodę VD24, zasilacz VD23, aż spadnie do zera.

Rozważ zasadę działania stopnia końcowego na przykładzie faz A i B. Gdy tranzystory VT14 i VT17 są otwarte, na początek fazy A przykładany jest potencjał dodatni, a na koniec ujemny. Po ich zamknięciu tranzystory VT15 i VT16 otwierają się, a teraz wręcz przeciwnie, na końcu fazy A przykładany jest potencjał dodatni, a na początek ujemny. W ten sposób fazy A, B i C są zasilane napięciem przemiennym o kształcie prostokąta z przesunięciem fazowym o 120 ° (patrz ryc. 4). Częstotliwość napięcia zasilającego AM jest określona przez częstotliwość przełączania tych tranzystorów. Ze względu na naprzemienne otwieranie tranzystorów prąd przepływa szeregowo przez obwody uzwojeń stojana AB-AC-BCVA-CA-CB-AB, co wytwarza wirujące pole magnetyczne.

Formy prądów fazowych pokazano na ryc. 5.

Obwodem do budowy stopnia końcowego opisanego powyżej jest mostek trójfazowy [1]. Jego zaletą jest brak składowych trzeciej harmonicznej w krzywych prądów fazowych.

Do zasilania stopni niskonapięciowych stosuje się stabilizator VD1, VT1, VD6, który pozwala uzyskać +5 V do zasilania mikroukładów DD1 ... DD3, a także +9 V do zasilania przedwzmacniaczy (VT2 .. VT7). Każda górna para przedwzmacniaczy zasilana jest z własnego prostownika: VT8, VT11 – od VD3, VT9, VT12 – od VD4, VT10, VT13 – od VD5.

Końcowe stopnie zasilane są z prostownika pełnookresowego i filtra LC (VD2, L1, C3, C7) +300 V. Pojemności kondensatorów C3 i C7 dobierane są na podstawie mocy AD, im większa pojemność, tym lepiej, ale nie mniej niż 20 μF przy indukcyjności cewki indukcyjnej L1 0,1 H.

W RFV można zastosować stałe rezystory, takie jak MLT, OMLT, VS. Kondensator C1 - dowolny papier ceramiczny lub metalowo-papierowy; C2 ... C8 - dowolny tlenek. Induktor L1 można wykluczyć, ale konieczne będzie zwiększenie pojemności każdego z kondensatorów C3 i C7 do 50 mikrofaradów. Chip DD1 typ K155LA3, DD2 - K155IE4, DD3 K155LP5. Transoptory DD4...DD6 - AOT165A1. Można zastosować inne, w których czas opóźnienia włączenia nie przekracza 100 µs, a napięcie izolacji jest nie mniejsze niż 400 V.

Głównym wymaganiem dla tranzystorów jest wysoki i w przybliżeniu taki sam zysk dla wszystkich (co najmniej 50). Tranzystory VT2 ... VT4, VT8 ... VT10 typ KT315A, można je zastąpić KT315, KT312, KT3102 z dowolnymi indeksami literowymi. Tranzystory VT1, VT5 ... VT7, VT11 ... VT13 typu KT817 lub KT815 z dowolnym indeksem literowym. Tranzystory VT14 ... VT19 - KT834A lub KT834B. Aby je wymienić, możesz użyć potężnych tranzystorów wysokiego napięcia o wzmocnieniu co najmniej 50. Ponieważ tranzystory wyjściowe działają w trybie przełączania, konieczne jest zainstalowanie ich na grzejnikach o powierzchni 10 cm2 każdy. Jednak w przypadku stosowania silników o mocy powyżej 200 W wymagane będą większe radiatory.

Mostki prostownicze VD1,VD3...VD5 - KTS405A. Prostownik VD2 - KTS409A. Przy mocy AM większej niż 300 W zamiast prostownika mostkowego KTs409A konieczne jest zastosowanie mostka z pojedynczymi diodami przeznaczonymi do napięcia wstecznego powyżej 400 V i odpowiedniego prądu. Dioda Zenera VD6 - KS156A. Diody VD7 ... VD21 - KD209A.

Diody VD22 ... VD27 dowolne, zaprojektowane na prąd co najmniej 5 A i napięcie wsteczne co najmniej 400 V, na przykład KD226V lub KD226G.

Transformator - dowolna moc co najmniej 15 W, posiadająca cztery oddzielne uzwojenia wtórne po 8 V każde.

Podczas ustawiania urządzenia najpierw wyłącz +300 V i sprawdź obecność wszystkich oscylogramów we wskazanych punktach (patrz ryc. 4). W razie potrzeby, wybierając kondensator C1 lub rezystor R2, zmianę częstotliwości na kolektorze tranzystora VT5 uzyskuje się w zakresie 5 ... 130 Hz. Następnie, gdy AD jest wyłączony, zamiast +300 V, napięcie +100 ... 150 V jest dostarczane z zewnętrznego źródła, kolektor i emiter tranzystora VT11, kolektor i emiter tranzystora VT5 są zamknięte (aby zamknąć tranzystory VT14 i VT15 na długi czas) i mierzony jest prąd w obwodzie kolektora tranzystor VT14, który powinien wynosić nie więcej niż kilka μA - prąd upływu tranzystorów VT14 i VT15. Następnie kolektory i emitery powyższych tranzystorów są otwierane, a maksymalna częstotliwość generowania jest ustawiana przez rezystor R2.

Wybierając pojemność kondensatora C9 w górę, osiągają minimalny prąd w obwodzie kolektora tranzystora VT14, który w idealnym przypadku jest równy prądowi upływu tranzystorów VT14 i VT15. W ten sposób regulowane są pozostałe dwa wzmacniacze końcowe. Następnie łączą się z wyjściem RFV (do gniazda X7) AD, którego uzwojenia są połączone gwiazdą. Zamiast +300 V napięcie jest dostarczane z zewnętrznego źródła w zakresie +100 ... 150 V. IM powinien zacząć się obracać. W przypadku konieczności zmiany kierunku obrotów następuje zamiana faz IM.

Jeśli tranzystory końcowe działają w prawidłowym trybie, to przez długi czas pozostają lekko ciepłe, w przeciwnym razie wybierane są rezystancje rezystorów R18, R20, R22, R23 ... R25.

Literatura:

1. Radin V.I. Maszyny elektroniczne: Maszyny asynchroniczne. -M.: Wyższe. szkoła, 1988.
2. Kravchik A.E. Dobór i zastosowanie silników asynchronicznych. Moskwa: Energoatomizdat, 1987.
3. Lopuchina E.M. Asynchroniczne mikrosilniki wykonawcze do układów automatyki. -M.: Wyżej. szkoła, 1988r.

Autor: A. Dubrovsky

Zobacz inne artykuły Sekcja Silniki elektryczne.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach 02.05.2024

We współczesnym rolnictwie postęp technologiczny ma na celu zwiększenie efektywności procesów pielęgnacji roślin. We Włoszech zaprezentowano innowacyjną maszynę do przerzedzania kwiatów Florix, zaprojektowaną z myślą o optymalizacji etapu zbioru. Narzędzie to zostało wyposażone w ruchome ramiona, co pozwala na łatwe dostosowanie go do potrzeb ogrodu. Operator może regulować prędkość cienkich drutów, sterując nimi z kabiny ciągnika za pomocą joysticka. Takie podejście znacznie zwiększa efektywność procesu przerzedzania kwiatów, dając możliwość indywidualnego dostosowania do specyficznych warunków ogrodu, a także odmiany i rodzaju uprawianych w nim owoców. Po dwóch latach testowania maszyny Florix na różnych rodzajach owoców wyniki były bardzo zachęcające. Rolnicy, tacy jak Filiberto Montanari, który używa maszyny Florix od kilku lat, zgłosili znaczną redukcję czasu i pracy potrzebnej do przerzedzania kwiatów. ... >>

Zaawansowany mikroskop na podczerwień 02.05.2024

Mikroskopy odgrywają ważną rolę w badaniach naukowych, umożliwiając naukowcom zagłębianie się w struktury i procesy niewidoczne dla oka. Jednak różne metody mikroskopii mają swoje ograniczenia, a wśród nich było ograniczenie rozdzielczości przy korzystaniu z zakresu podczerwieni. Jednak najnowsze osiągnięcia japońskich badaczy z Uniwersytetu Tokijskiego otwierają nowe perspektywy badania mikroświata. Naukowcy z Uniwersytetu Tokijskiego zaprezentowali nowy mikroskop, który zrewolucjonizuje możliwości mikroskopii w podczerwieni. Ten zaawansowany instrument pozwala zobaczyć wewnętrzne struktury żywych bakterii z niesamowitą wyrazistością w skali nanometrowej. Zazwyczaj ograniczenia mikroskopów średniej podczerwieni wynikają z niskiej rozdzielczości, ale najnowsze odkrycia japońskich badaczy przezwyciężają te ograniczenia. Zdaniem naukowców opracowany mikroskop umożliwia tworzenie obrazów o rozdzielczości do 120 nanometrów, czyli 30 razy większej niż rozdzielczość tradycyjnych mikroskopów. ... >>

Pułapka powietrzna na owady 01.05.2024

Rolnictwo jest jednym z kluczowych sektorów gospodarki, a zwalczanie szkodników stanowi integralną część tego procesu. Zespół naukowców z Indyjskiej Rady Badań Rolniczych i Centralnego Instytutu Badań nad Ziemniakami (ICAR-CPRI) w Shimla wymyślił innowacyjne rozwiązanie tego problemu – napędzaną wiatrem pułapkę powietrzną na owady. Urządzenie to eliminuje niedociągnięcia tradycyjnych metod zwalczania szkodników, dostarczając dane dotyczące populacji owadów w czasie rzeczywistym. Pułapka zasilana jest w całości energią wiatru, co czyni ją rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska i niewymagającym zasilania. Jego unikalna konstrukcja umożliwia monitorowanie zarówno szkodliwych, jak i pożytecznych owadów, zapewniając pełny przegląd populacji na każdym obszarze rolniczym. „Oceniając docelowe szkodniki we właściwym czasie, możemy podjąć niezbędne środki w celu zwalczania zarówno szkodników, jak i chorób” – mówi Kapil ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Sony wypuszcza telewizor z zoomem 24.11.2004 Firma Sony Corporation opracowała chip komputerowy, który umożliwia powiększanie dowolnej części obrazu telewizyjnego, aby zobaczyć bardziej szczegółowo, na przykład ulubionego piłkarza lub nazwanego gościa nagranego przez kamerę monitorującą bez utraty ostrości obrazu. Funkcja zoomu została zaimplementowana w nowej linii telewizorów Sony, które trafią do sprzedaży w USA w tym miesiącu, a w Japonii – w listopadzie tego roku. Aby jednak korzystać z nowego chipa, wcale nie jest konieczne kupowanie nowego telewizora - można dokupić osobny dekoder, który pozwala nie tylko powiększyć obraz, ale także poprawić jakość zwykłego sygnał telewizyjny, nadając mu wysoką rozdzielczość. Twórcy zauważyli, że choć dekoder z zaimplementowaną funkcją zoomu można sprzedawać osobno, to data jego wprowadzenia na rynek oraz cena nie zostały jeszcze ustalone. Nowa technologia nosi nazwę Digital Reality Creation Multifunction v2. Został on zademonstrowany w Tokio 8 września na zwykłym telewizorze przy użyciu specjalnej przystawki, która pozwala wybrać fragment obrazu do powiększenia i dostosować poziom powiększenia. Demonstracja pokazała panoramiczny materiał filmowy dużego obszaru. Obraz pozostawał dość wyraźny nawet po powiększeniu poszczególnych fragmentów. Okazało się na przykład, że maleńka kropka na zdjęciu to chodząca osoba, a ciemna plama na rzece to hipopotam. Według przedstawicieli Sony, druga wersja układu Digital Reality Creation przybliża obraz w nietypowy sposób - poprzez rozciąganie pionowych i poziomych linii skanowania, ale umożliwia uzyskanie wyraźnych powiększonych obrazów dzięki cyfrowej korekcji apertury sygnału.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Bakterie dla górnictwa kosmicznego

▪ Płynny materiał robota

▪ Nano termometr DNA

▪ Ostre inteligentne okulary z kamerą okularową

▪ Opracowano nowy interfejs neuronowy

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część witryny Uwaga dla ucznia. Wybór artykułu

▪ artykuł Lavra Miltiades nie pozwala mi spać. Popularne wyrażenie

▪ Skąd się wziął kurczak Tikka Masala? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł Elsholtsiya ciliated. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Wskaźnik IR. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Grot stabilizujący temperaturę domowej lutownicy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024