Polsveranderingsmethode

Poloveranderingmethode voor regeling van de snelheid van een asynchrone motor

De poloveranderingmethode is een van de belangrijkste technieken voor het regelen van de snelheid van een asynchrone motor. Deze methode van snelheidsregeling door poloverandering wordt voornamelijk toegepast op kooimotoren. De reden hiervoor ligt in het unieke kenmerk van de kooirotor, die automatisch een aantal polen genereert dat exact overeenkomt met het aantal polen in de statorwinding.

Er zijn drie hoofdmethoden om het aantal statorpolen te wijzigen:

• Meerdere statorwindingen

• Methode van gevolgpolen

• Poolamplitude-modulatie (PAM)

Elk van deze poloveranderingmethoden wordt hieronder gedetailleerd uitgelegd:

Meerdere Statorwindingen

Bij de methode van meerdere statorwindingen worden twee verschillende windingen op de stator aangebracht, elk gewikkeld om een verschillend aantal polen te creëren. Alleen één van deze windingen wordt op een bepaald moment gevoed. Bijvoorbeeld, stel een motor voorzien van twee windingen ontworpen voor 6 - pool en 4 - pool configuraties. Met een elektrische voedingsspanning van 50 hertz zouden de bijbehorende synchrone snelheden voor deze poolaantallen respectievelijk 1000 omwentelingen per minuut en 1500 omwentelingen per minuut bedragen. Echter, deze snelheidsregelmethode heeft nadelen; ze is minder energie-efficiënt en doorgaans duurder om te implementeren vergeleken met andere technieken.

Methode van Gevolgpolen

De methode van gevolgpolen bestaat erin dat een enkele statorwinding wordt verdeeld in verschillende spoelgroepen, waarbij de eindpunten van elke groep naar buiten worden gebracht voor externe verbinding. Door eenvoudigweg de verbindingen tussen deze spoelgroepen te herconfigureren, kan het aantal polen effectief worden gewijzigd. In praktische toepassingen worden statorwindingen meestal verdeeld in slechts twee spoelgroepen, waardoor een verandering in het aantal polen in een verhouding van 2:1 mogelijk is.

De volgende afbeelding illustreert een enkele fase van een statorwinding die bestaat uit 4 spoelen. Deze spoelen zijn verdeeld in twee groepen, aangeduid als a - b en c - d.

De a - b spoelgroep bestaat uit een oneven aantal spoelen, namelijk spoelen 1 en 3, terwijl de c - d spoelgroep een even aantal spoelen bevat, namelijk spoelen 2 en 4. Deze twee spoelen binnen elke groep zijn in serie verbonden. Zoals in de bovenstaande afbeelding wordt getoond, worden de eindpunten a, b, c en d naar buiten gebracht voor externe verbindingen.

De stroom door deze spoelen kan worden geregeld door de spoelgroepen of in serie of parallel te verbinden, zoals in de onderstaande afbeelding wordt weergegeven. Deze strategische verbindingenarrangement maakt het mogelijk de magnetische veld opgewekt door de statorwindingen te manipuleren, wat op zijn beurt cruciaal is voor het wijzigen van het aantal polen en daarmee de regeling van de snelheid van de asynchrone motor.

In een 50 - hertz elektrisch systeem, wanneer de configuratie van de statorwinding resulteert in een totaal van vier polen, bedraagt de corresponderende rotatiesnelheid van de asynchrone motor 1500 omwentelingen per minuut (omw/min).

Zoals in de onderstaande afbeelding wordt getoond, wanneer de richting van de stroom door de spoelen van groep a - b wordt omgekeerd, treedt een significante verandering op in het magnetische veld opgewekt door de statorwindingen. Onder deze nieuwe omstandigheden zullen alle spoelen binnen de winding noord (N) polen produceren. Deze verandering in de pooldistributie heeft directe invloed op de snelheid en werkingseigenschappen van de motor, en vormt een kernprincipe in de poloveranderingmethode voor snelheidsregeling van asynchrone motoren.

Principes van Poloverandering en PAM-techniek

Om de magnetische circuit te sluiten, moet de magnetische flux van de poolgroep de ruimte tussen de poolgroepen doortrekken. Hierdoor wordt een magnetische pool van tegengestelde polariteit, een S - pool, geïnduceerd. Deze geïnduceerde polen worden gevolgpolen genoemd. Daarom verdubbelt het aantal polen in de machine van het oorspronkelijke aantal (bijvoorbeeld van 4 naar 8 polen), en wordt de synchrone snelheid gehalveerd (van 1500 omw/min naar 750 omw/min).

Dit principe kan worden toegepast op alle drie fasen van een asynchrone motor. Door zorgvuldig combinaties van serie- en parallelverbindingen voor de spoelgroepen binnen elke fase te selecteren, en door geschikte ster- of delta-verbindingen tussen de fasen te kiezen, wordt het mogelijk snelheidsveranderingen te bereiken terwijl constante koppel, constante vermogensoperatie of variabele koppeloperatie wordt behouden.

Poolamplitude-modulatie (PAM)-techniek

Poolamplitude-modulatie biedt een zeer flexibele benadering voor poloverandering. In tegenstelling tot sommige traditionele methoden die voornamelijk een snelheidsverhouding van 2:1 bereiken, kan PAM worden gebruikt in scenario's waar verschillende snelheidsverhoudingen nodig zijn. Motoren speciaal ontworpen voor snelheidsaanpassing met behulp van de poolamplitude-modulatieschema worden PAM-motoren genoemd. Deze motoren bieden verbeterde flexibiliteit in snelheidsregeling, waardoor ze geschikt zijn voor een breed scala aan toepassingen waar precisie en gevarieerde snelheidsregeling vereist zijn.