Metoda změny počtu vinutí

Metoda změny počtu pólů pro řízení otáček asynchronního motoru

Metoda změny počtu pólů je jednou z hlavních technik pro regulaci otáček asynchronního motoru. Tento přístup k řízení otáček prostřednictvím změny počtu pólů se především používá u kleceových motorů. Důvodem je unikátní charakteristika kleceového rotoru, který automaticky generuje počet pólů, který přesně odpovídá počtu pólů v statorovém vinutí.

Existují tři hlavní metody, jak lze změnit počet pólů statoru:

• Více statorových vinutí

• Metoda následných pólů

• Modulace amplitudy pólů (PAM)

Každá z těchto metod změny počtu pólů je podrobně popsána níže:

Více statorových vinutí

V metodě více statorových vinutí jsou na statoru nainstalována dvě různá vinutí, každé navinuté tak, aby vytvořilo jiný počet pólů. Pouze jedno z těchto vinutí je v daném okamžiku napájeno. Například, uvedeme-li motor vybavený dvěma vinutími určenými pro konfigurace 6 - pólů a 4 - pólů, s elektrickou frekvencí 50 hertz by odpovídající synchronní otáčky pro tyto počty pólů byly 1000 otáček za minutu a 1500 otáček za minutu. Tato metoda řízení otáček však má své nevýhody; je méně energeticky efektivní a obecně dražší na implementaci oproti jiným technikám.

Metoda následných pólů

Metoda následných pólů spočívá v rozdělení jednoho statorového vinutí do několika skupin cívek, s terminály každé skupiny vyvedenými pro externí spojení. Prostým přeskupováním spojení mezi těmito skupinami cívek lze efektivně změnit počet pólů. V praxi se statorová vinutí obvykle dělí pouze do dvou skupin cívek, což umožňuje změnu počtu pólů v poměru 2:1.

Následující obrázek znázorňuje jednu fázi statorového vinutí, která se skládá ze 4 cívek. Tyto cíveky jsou rozděleny do dvou skupin označených jako a - b a c - d.

Skupina cívek a - b se skládá z lichého počtu cívek, konkrétně cívek 1 a 3, zatímco skupina cívek c - d obsahuje sudý počet cívek, konkrétně cívek 2 a 4. Tyto dvě cíveky v každé skupině jsou spojeny v sérii. Jak je znázorněno na obrázku výše, terminály a, b, c a d jsou vyvedeny pro externí spojení.

Tok proudu těmito cívkami lze ovládat spojením skupin cívek buď v sérii, nebo paralelně, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Toto strategické uspořádání spojení umožňuje manipulovat s magnetickým polem generovaným statorovými vinutími, což hraje klíčovou roli při změně počtu pólů a tedy i při regulaci otáček asynchronního motoru.

V elektrickém systému s frekvencí 50 hertz, kdy konfigurace statorového vinutí vede k celkovému počtu čtyř pólů, odpovídající otáčky asynchronního motoru jsou 1500 otáček za minutu (ot/min).

Jak je znázorněno na následujícím obrázku, když se směr proudu procházejícího cívkami skupiny a - b obrátí, dojde k významné změně v magnetickém poli generovaném statorovými vinutími. Pod tímto novým stavem budou všechny cívky v vinutí produkovat severní (N) póry. Tato změna v konfiguraci pólů přímo ovlivňuje rychlost a provozní charakteristiky motoru, tvoří klíčový princip metody změny pólů pro řízení otáček asynchronních motorů.

Principy změny pólů a PAM technika

Aby byl magnetický obvod dokončen, musí magnetický tok pólů projít mezerou mezi skupinami pólů. V důsledku toho se indukuje magnetický pól opačné polaritě, S - pól. Tyto indukované póry jsou nazývány následnými póry. Následně se počet pólů v stroji zdvojnásobí oproti původnímu počtu (například z 4 na 8 pólů), a synchronní rychlost se zmenší na polovinu (z 1500 ot/min na 750 ot/min).

Tento princip lze aplikovat na všechny tři fáze asynchronního motoru. Přesným výběrem kombinací sériových a paralelních spojení skupin cívek v rámci každé fáze a vhodným výběrem hvězdicových nebo trojúhelníkových spojení mezi fázemi lze dosáhnout změn rychlosti při zachování konstantního momentu, konstantního výkonu nebo umožnit provoz s proměnným momentem.

Technika modulace amplitudy pólů (PAM)

Modulace amplitudy pólů nabízí velmi flexibilní přístup k změně počtu pólů. Na rozdíl od některých tradičních metod, které především dosahují poměru rychlosti 2:1, lze PAM použít v situacích, kdy jsou potřebné různé poměry rychlosti. Motory speciálně navržené pro úpravu rychlosti pomocí schématu modulace amplitudy pólů se nazývají PAM motory. Tyto motory poskytují vylepšenou flexibilitu v řízení rychlosti, což je vhodné pro širokou škálu aplikací, kde je vyžadováno přesné a rozmanité řízení rychlosti.