Pole Skift Metode

Pole Changing Metode til Styring af Induktionsmotors Hastighed

Pole changing metoden er en af de primære teknikker til regulering af hastigheden på en induktionsmotor. Denne tilgang til hastighedsstyring gennem pole changing anvendes hovedsageligt på kædemotorer. Grunden ligger i den unikke karakteristik ved kæderotoren, som automatisk genererer et antal poler, der præcist matcher antallet af poler i statorvindingen.

Der findes tre hovedmetoder, hvormed antallet af statorpoler kan ændres:

• Flere statorvindinger

• Metode med konsekvente poler

• Pole amplitude modulation (PAM)

Hver af disse metoder til at ændre poler forklares i detaljer herunder:

Flere Statorvindinger

I metoden med flere statorvindinger installeres to forskellige vindinger på statoren, hver vundet til at skabe et forskelligt antal poler. Kun én af disse vindinger er strømført ad gangen. For eksempel, overvej en motor udstyret med to vindinger designet til 6 - pole og 4 - pole konfigurationer. Med en elektrisk frekvens på 50 hertz ville de korrespondende synchrone hastigheder for disse poleanttal være 1000 omdrejninger per minut og 1500 omdrejninger per minut, henholdsvis. Dog har denne hastighedsstyringsmetode sine ulemper; den er mindre energieffektiv og generelt mere dyrt at implementere sammenlignet med andre teknikker.

Metode med Konsekvente Poler

Metoden med konsekvente poler indebærer at opdele en enkelt statorvinding i flere spolegrupper, hvor terminalerne for hver gruppe bringes ud til ekstern forbindelse. Ved blot at rekonfigurere forbindelserne mellem disse spolegrupper, kan antallet af poler effektivt ændres. I praksis er statorvindinger typisk opdelt i kun to spolegrupper, hvilket tillader en forhøjelse i polantal i forholdet 2:1.

Den følgende figur illustrerer en enkelt fase af en statorvinding, der består af 4 spoler. Disse spoler er delt ind i to grupper, mærket som a - b og c - d.

Spolegruppen a - b består af et ulige antal spoler, specifikt spoler 1 og 3, mens spolegruppen c - d indeholder et lige antal spoler, nemlig spoler 2 og 4. Disse to spoler inden for hver gruppe er forbundet i serie. Som vist på figuren ovenfor, bliver terminalerne a, b, c, og d bringet ud til eksterne forbindelser.

Strømflødet gennem disse spoler kan kontrolleres ved at forbinde spolegrupperne enten i serie eller parallel, som illustreret på figuren nedenfor. Denne strategiske forbindelsesarrangement muliggør manipulation af det magnetiske felt, der dannes af statorvindingerne, hvilket spiller en afgørende rolle i at ændre antallet af poler og dermed regulere hastigheden på induktionsmotoren.

I et 50 - hertz elektrisk system, når statorvindingkonfigurationen resulterer i i alt fire poler, er den korrespondende rotationshastighed for induktionsmotoren 1500 omdrejninger per minut (rpm).

Som vist på figuren nedenfor, når retningen af strømmen gennem spolerne i gruppen a - b vendes om, foregår en betydelig ændring i det magnetiske felt, der dannes af statorvindingerne. Under denne nye tilstand vil alle spolerne i vindingen producere nord (N) poler. Denne ændring i polekonfigurationen påvirker direkte motorens hastighed og driftsegenskaber, og danner en central princip for pole-changing metoden til hastighedsstyring af induktionsmotorer.

Principper for Pole-Changing og PAM Teknik

For at færdiggøre den magnetiske kredsløb, skal magnetfeltet fra polegruppen passere rummet mellem polegrupperne. Dette resulterer i, at en magnetpol med modsat polaritet, en S-pol, induceres. Disse inducerede poler kaldes konsekvente poler. Dermed fordobles antallet af poler i maskinen fra dens oprindelige antal (f.eks. øges fra 4 til 8 poler), og den synchrone hastighed halveres (formindskes fra 1500 rpm til 750 rpm).

Dette princip kan anvendes på alle tre faser af en induktionsmotor. Ved at nøje vælge kombinationer af serie- og parallelforbindelser for spolegrupperne inden for hver fase, og ved at vælge passende stjerne- eller deltaforbindelser mellem faserne, bliver det muligt at opnå hastighedsskift, mens man bibeholder konstant drejmoment, konstant effekt drift, eller muliggør variabel drejmoment drift.

Pole Amplitude Modulation (PAM) Teknik

Pole amplitude modulation tilbyder en meget tilpasningsdygtig tilgang til pole changing. I modsætning til nogle traditionelle metoder, der hovedsageligt opnår en 2:1-hastighedsforhold, kan PAM anvendes i situationer, hvor forskellige hastighedsforhold er nødvendige. Motorer specielt designet til hastighedsjustering ved hjælp af pole amplitude modulationschema kaldes PAM-motorer. Disse motorer giver forbedret fleksibilitet i hastighedsstyring, hvilket gør dem egnet til en bred vifte af applikationer, hvor præcis og varieret hastighedsregulering er nødvendig.