Frequency regulator for speed control of an induction motor
Якісний обмін повітря в приміщенні значною мірою впливає на комфорт життя в квартирі. Чисте повітря, сухі стіни, м’який мікроклімат в будинку безпосередньо залежить від наявності системи вентиляції. При цьому до самої популярної на сьогоднішній день системі обміну повітряних потоків в приміщенні відноситься примусова вентиляція, що працює припливно-витяжним принципом.
Більшість сучасних вентиляторів для витяжних систем забезпечуються електродвигуном з регульованою швидкістю обертання. При цьому для зміни обертів вентилятора використовують спеціальні регулятори, в тому числі і частотні системи зміни швидкості обертання асинхронного двигуна, який використовується як у витяжних пристроях, так і в різних побутових приладах у квартирі.
Призначення і функції регуляторів
Ще не так давно пристрої регулювання швидкості обертання асинхронного електродвигуна складалися з простих ручних вимикачів і магнітного реле, завдяки яким можна було тільки запустити мотор на максимальних обертах або виконати повне її відключення.
Будь регулятор оборотів двигуна, в тому числі і частотний, призначений для зміни швидкості обертання двигуна. При цьому основною функцією регулятора швидкості є зміна продуктивності витяжної системи або іншого обладнання. Але крім цього такі прилади мають і додатковими можливостями, про які не варто забувати:
- зменшення зносу обладнання в процесі експлуатації;
- економія споживаної електричної енергії;
- зниження шумів на максимальних обертах.
Більшість приладів, що регулюють швидкість обертання електродвигуна, можуть бути використані як окремий елемент системи, так і доповненням електронного блоку управління, побутовим приладом, що приводиться в дію двигуном.
Варіанти регулювання швидкості електродвигуна
Для зміни швидкості обертання як асинхронного, так і будь-якого іншого двигуна, використовується кілька варіантів регулювання обертів:
- регулювання подачі напруги;
- перемикання обмоток асинхронних багатошвидкісних двигунів;
- частотна регулювання показників струму;
- використання електронного комутатора.
Зміна напруги дає можливість використовувати досить дешеві пристрої для плавного або багатоступеневою регулювання швидкості. Якщо говорити про асинхронних двигунах, які мають зовнішній ротор, то для них краще використовувати регулятор опору якоря для зміни обертів. При цьому частотна регулювання дозволяє змінювати швидкісні показники в досить широкому діапазоні.
Різновиди моделей, регуляторів обертів
Пристрої регулювання швидкості для однофазних, і трифазних асинхронних двигунів розрізняються за принципової зміни оборотів обертання:
- регулятори, зібрані на тиристорах;
- симісторні системи зміни швидкості;
- частотні регулятори;
- регулятори на основі трансформаторів.
Тиристорні регулятори швидкості використовуються для однофазних двигунів і дозволяють крім зміни оборотів обертання захищати обладнання від перегріву і перепаду напруги.
Симісторні пристрої можуть керувати відразу декількома електродвигунами, які працюють як на постійному, так і змінному струмі, but provided, що параметри потужності не будуть перевищувати граничних значень. Такий спосіб зміни оборотів один з найпопулярніших, якщо необхідно регулювати швидкість завдяки зміні показників напруги від мінімального до номінального значення.
Трифазний регулятор, більш точний, і забезпечується запобіжником, контролюючим, рівень струму. А щоб знизити шумові ефекти на низьких обертах встановлюється згладжуючий фільтр, що складається з конденсатора.
Частотний регулятор швидкості асинхронного двигуна використовується при перетворенні вхідної напруги в діапазоні від 0 to 480 volt, а безпосередній контроль оборотів здійснюється завдяки зміні подається електричної енергії. Найчастіше такі регулятори використовуються в трифазних двигунів, систем кондиціонування та вентиляції достатньо великої потужності.
Також для потужних електродвигунів використовують регулятор на основі однофазного або трифазного трансформатора. Завдяки такому пристрою з’являється можливість ступінчасте регулювання швидкості двигунів. При цьому одним трансформатором можна управляти відразу декількома пристроями в автоматичному режимі.
Частотні регулятори асинхронних моторів
Ще не так давно зустріти частотний регулятор швидкості асинхронного двигуна було практично неможливо, а вартість таких пристроїв була невиправдано високою. При цьому основною причиною дорожнечі таких пристроїв була відсутність якісних транзисторів і модулів високої напруги. Але завдяки розробкам у сфері твердотільних електронних пристроїв це питання було вирішене. Внаслідок цього ринок електроніки заполонили зварювальні інвертори, інверторні кондиціонери і частотні перетворювачі.
For today, частотні регулятори – найпоширеніший метод регулювання, потужностних характеристик обертів і рівня продуктивності більшості механізмів, які приводяться в дію асинхронним трифазним електродвигуном.
При такому методі зміни швидкісних показників в електродвигуні, до нього підключається спеціальний частотний регулятор. У більшості випадків це тиристорні перетворювачі частоти. При цьому сама регулювання оборотів здійснюється шляхом зміни частотних показників напруги, які безпосередньо впливають на швидкість обертання асинхронного електромотора.
I want to note, що під час зниження частотних показників падає, і перевантажувальна здатність електродвигуна і тому для компенсації максимальних втрат потрібно збільшувати напругу. При цьому величина напруги залежить від конструктивних особливостей приводу. Якщо регулювання виконується на двигуні, що працює з постійним рівнем навантаження на валу, то величина напруги збільшується пропорційно падінню частоти. Але при збільшенні обертів це неприпустимо і може призвести до виходу з ладу двигуна.
If, коли частотна регулювання виконується на електродвигуні постійної потужності, то збільшення напруги виробляється пропорційно кореню квадратному падіння частоти. При зміні обертів у вентиляційних установках подається напруга змінюється пропорційно квадрату зниження частоти.
Частотні регулятори швидкості асинхронних електродвигунів – єдино правильний спосіб зміни оборотів мотора. В першу чергу це обумовлено можливістю зміни швидкості в максимально широкому діапазоні практично без втрати потужності і зменшення перевантажувальних характеристик мотора.
Особливості використання регуляторів швидкості
В якості елемента системи автоматичного зміни швидкості обертання, вентиляційних пристроїв частотний регулятор забезпечує контроль функціонування всього витяжного механізму. При цьому в процесі використання пристрою для регулювання обертів будь-яких, в тому числі і асинхронних двигунів, з’являються додаткові шуми, які можна усунути, лише використовуючи трансформаторний регулятор.
Також крім шуму під час роботи електродвигуна на різних швидкостях можуть з’явитися електромагнітні перешкоди, вирішити які можна за рахунок екранованого кабелю. При використанні трифазного регулятора з шумом проблем не виникає, але обов’язкова додаткова установка згладжуючих фільтрів. Але незалежно від моделі використовуваного регулятора існують рекомендації по їх експлуатації.
- Перш ніж вмикати пристрій в мережу змінного струму важливо перевірити всі з’єднувальні елементи і дроти на якість заземлення.
- Щоб усунути різні перешкоди в мережі важливо встановлювати спеціальний фільтр.
- Для недопущення перегріву регулятора обертів двигуна, його розміщують в місці, куди не потрапляє сонце. В іншому випадку з-за підвищення температури пристрій буде працювати на граничній навантаженні і може перестати реагувати на показники датчиків.
- Будь-регулятор, в тому числі і частотний для асинхронного двигуна повинен розміщуватись вертикально, що дозволить якісно розсіювати тепло, that stands out, в процесі роботи приладу.
- Не рекомендовано дуже часто проводити включення або виключення регуляторів, так як в процесі безперервної роботи вони функціонують в оптимальних умовах і тому рідше виходять з ладу.
В даний час все частіше використовують частотні регулятори, так як вони мають компактні розміри і невисоку вартість у порівнянні з трансформаторними аналогами. При цьому під час роботи такі пристрої подають номінальну напругу на електродвигун.
