Kontrola napięcia statora silnika indukcyjnego

Regulacja napięcia statora to metoda stosowana do regulacji prędkości silnika indukcyjnego. Prędkość obrotowa trójfazowego silnika indukcyjnego może być dostosowywana poprzez zmianę napięcia zasilającego. Jak jest powszechnie znane, moment obrotowy generowany przez silnik jest proporcjonalny do kwadratu napięcia zasilającego, podczas gdy poślizg w punkcie maksymalnego momentu obrotowego pozostaje niezależny od napięcia zasilającego. Zmiany napięcia zasilającego nie wpływają na prędkość synchroniczną silnika.

Charakterystyki moment-prędkość trójfazowych silników indukcyjnych przy różnych napięciach zasilających, oraz charakterystyki dla obciążenia wentylatora, są przedstawione poniżej:

Regulacja napięcia statora to technika stosowana do regulacji prędkości silnika indukcyjnego. Prędkość obrotowa trójfazowego silnika indukcyjnego może być dostosowywana poprzez zmianę napięcia zasilającego. Moment obrotowy generowany przez silnik jest proporcjonalny do kwadratu napięcia zasilającego, podczas gdy prąd jest proporcjonalny do napięcia. W ten sposób, prędkość jest kontrolowana poprzez dostosowanie napięcia aż do momentu, gdy silnik wytworzy moment obrotowy wymagany przez obciążenie przy żądanej prędkości.

Aby zmniejszyć prędkość przy zachowaniu tego samego prądu, napięcie jest obniżane, co z kolei zmniejsza moment obrotowy. Ta metoda regulacji napięcia statora jest szczególnie odpowiednia dla zastosowań, gdzie moment obciążenia maleje wraz z prędkością, takich jak obciążenia wentylatorów.

Ta metoda umożliwia regulację prędkości tylko poniżej normalnej nominalnej prędkości, ponieważ działanie przy napięciach wyższych niż nominalne jest niedopuszczalne. Jest ona idealna dla napędów wymagających okresowego działania, a także dla systemów wentylatorów i pomp, gdzie moment obciążenia zmienia się wraz z kwadratem prędkości. Te napędy wymagają mniejszego momentu przy niższych prędkościach, warunek, który można spełnić poprzez zastosowanie niższego napięcia bez przekroczenia nominalnego prądu silnika.

Dla regulacji prędkości małych silników (głównie jednofazowych), zmienna wartość napięcia może być osiągnięta za pomocą następujących metod:

• Podłączenie zewnętrznego oporu w obwodzie statora silnika.

• Użycie autotransformatora.

• Zastosowanie kontrolera napięcia thyristorowego.

• Użycie kontrolera triakowego.

Metoda kontrolera napięcia thyristorowego jest teraz preferowanym wyborem do zmienności napięcia. Dla zasilania jednofazowego, dwa thyristory są podłączone szeregowo, jak pokazano na rysunku poniżej:

Silniki domowych wentylatorów, które są jednofazowe, są kontrolowane przez jednofazowy kontroler napięcia Triac, jak pokazano na rysunku poniżej:

Regulacja prędkości jest osiągana poprzez dostosowanie kąta zapłonu Triaca. Te kontrolery są często nazywane solid-state fan regulators. W porównaniu do konwencjonalnych zmiennych regulatorów, solid-state regulatorzy oferują większą zwartość i efektywność, co czyni je preferowanym wyborem nad tradycyjnymi regulatorami.

Dla trójfazowego silnika indukcyjnego wymagane są trzy pary thyristorów, z których każda składa się z dwóch thyristorów podłączonych szeregowo. Poniższy diagram ilustruje regulację napięcia statora trójfazowych silników indukcyjnych za pomocą kontrolera napięcia thyristorowego:

Każda para thyristorów kontroluje napięcie odpowiadającej fazy. Regulacja prędkości jest osiągana poprzez dostosowanie okresu przewodzenia thyristorów. Dla niższych mocy, pary thyristorów w każdej fazie mogą być zastąpione Triakiem.