Метод на промяна на полюсите

Метод на промяна на полюсите за контрол на скоростта на асинхронния двигател

Методът на промяна на полюсите е един от основните техники за регулиране на скоростта на асинхронния двигател. Този подход към контрола на скоростта чрез промяна на полюсите се прилага предимно към клетъчни двигатели. Причината се крие в уникалната характеристика на клетъчния ротор, който автоматично генерира брой полюси, точно съвпадащ с броя на полюсите в статорното омот.

Има три основни метода, по които броят на полюсите в статора може да бъде изменен:

• Няколко статорни обмотки

• Метод на последователните полюси

• Модулация на амплитудата на полюсите (PAM)

Всеки от тези методи за промяна на полюсите е разяснен детайлно по-долу:

Няколко статорни обмотки

При метода с няколко статорни обмотки, в статора се инсталират две различни обмотки, всяка от които е намотана, за да създаде различен брой полюси. Само една от тези обмотки е подхранвана в даден момент. Например, мотор, оборудван с две обмотки, предназначени за конфигурации с 6 и 4 полюса. При честота на електрическата хармоника от 50 херца, съответните синхронни скорости за тези брой полюси ще бъдат 1000 оборота в минута и 1500 оборота в минута, съответно. Обаче, този метод за контрол на скоростта има свои недостатъци; е по-малко енергийно ефективен и обикновено е по-скъп за приложение в сравнение с други техники.

Метод на последователните полюси

Методът на последователните полюси включва разделянето на една статорна обмотка на няколко групи катушки, с терминалите на всяка група изведени за външно свързване. Просто презконфигурирайки връзките между тези групи катушки, броят на полюсите може да бъде ефективно променен. В практически приложения, статорните обмотки обикновено се разделят само на две групи катушки, позволяващи промяна на броя на полюсите в отношение 2:1.

Следващата фигура илюстрира една фаза от статорна обмотка, състояща се от 4 катушки. Тези катушки са разделени на две групи, маркирани като a - b и c - d.

Групата катушки a - b се състои от нечетен брой катушки, конкретно катушки 1 и 3, докато групата катушки c - d съдържа четен брой катушки, а именно катушки 2 и 4. Тези две катушки във всяка група са свързани поред. Както е показано на фигурата по-горе, терминалите a, b, c и d са изведени за външни връзки.

Течението през тези катушки може да бъде контролирано, като се свържат групите катушки или поред, или успоредно, както е илюстрирано на фигурата по-долу. Тази стратегическа конфигурация на връзките позволява манипулирането на магнитното поле, генерирано от статорните обмотки, което, от своя страна, играе ключова роля в промяната на броя на полюсите и следователно в регулирането на скоростта на асинхронния двигател.

В електрическа система с 50 херца, когато конфигурацията на статорната обмотка води до общо четири полюса, съответната въртенческа скорост на асинхронния двигател е 1500 оборота в минута (об./мин).

Както е показано на фигурата по-долу, когато се обърне посоката на тока, протичащ през катушките на група a - b, значителна промяна се наблюдава в магнитното поле, генерирано от статорните обмотки. Под това ново условие, всички катушки в обмотката произвеждат северни (N) полюси. Тази промяна в конфигурацията на полюсите директно влияе на скоростта и работните характеристики на двигателя, формирайки ключов принцип в метода на промяна на полюсите за контрол на скоростта на асинхронния двигател.

Принципи на промяна на полюсите и техника PAM

За да се завърши магнитната цепь, магнитният поток на групата полюси трябва да премине през пространството между групите полюси. В резултат, се индуцира магнитен полюс с противоположен знак, S-полюс. Тези индуцирани полюси се наричат последователни полюси. Следователно, броят на полюсите в машината се удвоява спрямо първоначалния му брой (например, увеличава се от 4 до 8 полюса), а синхронната скорост се намалява наполовина (намалява от 1500 об./мин до 750 об./мин).

Този принцип може да бъде приложен във всички три фази на асинхронния двигател. Чрез внимателно избиране на комбинации от поредни и успоредни връзки за групите катушки във всяка фаза и чрез избор на подходящи звезда или триъгълни връзки между фазите, става възможно да се постигнат промени в скоростта, докато се поддържа постоянен момента, работа с постоянна мощност, или да се позволи работа с променлив момент.

Техника за модулация на амплитудата на полюсите (PAM)

Модулацията на амплитудата на полюсите предлага много адаптивен подход към промяна на полюсите. В сравнение с някои традиционни методи, които в основата си постигват соотношение на скоростта 2:1, PAM може да бъде използвана в случаи, когато са необходими различни соотношения на скоростта. Двигатели, специално проектирани за регулиране на скоростта чрез схема за модулация на амплитудата на полюсите, се наричат PAM двигатели. Тези двигатели предоставят подобрена гъвкавост в контрола на скоростта, правейки ги подходящи за широк диапазон от приложения, където е необходима точна и варираща регулация на скоростта.