Керування напругою статора асинхронного двигуна

Керування напругою статора є методом, який використовується для регулювання швидкості асинхронного електродвигуна. Обертальна швидкість трифазного асинхронного електродвигуна може бути налаштована за допомогою зміни живлення. Як добре відомо, момент, генерований електродвигуном, пропорційний квадрату напруги живлення, тоді як проскід у точці максимального моменту не залежить від напруги живлення. Зверніть увагу, що коливання напруги живлення не впливають на синхронну швидкість електродвигуна.

Характеристики момент-швидкість трифазних асинхронних електродвигунів при різних напругах живлення, а також характеристики для навантаження вентилятором, проілюстровані нижче:

Керування напругою статора є технікою, яка використовується для регулювання швидкості асинхронного електродвигуна. Обертальна швидкість трифазного асинхронного електродвигуна може бути налаштована за допомогою зміни напруги живлення. Момент, генерований електродвигуном, пропорційний квадрату напруги живлення, тоді як струм прямо пропорційний напрузі. Тим самим, швидкість контролюється за допомогою налаштування напруги до тих пір, поки електродвигун не розробить момент, необхідний для навантаження при бажаній швидкості.

Для зменшення швидкості при збереженні такого ж струму, напруга зменшується, що в свою чергу зменшує вихідний момент. Цей метод керування напругою статора особливо підходить для застосувань, де момент навантаження зменшується зі швидкістю, наприклад, для навантаження вентиляторами.

Цей підхід дозволяє керувати швидкістю лише нижче нормальної номінальної швидкості, оскільки робота при напрузах, вищих за номінальні значення, не допускається. Він ідеальний для приводів, які потребують періодичного режиму роботи, а також систем вентиляторів та насосів, де момент навантаження змінюється з квадратом швидкості. Ці приводи потребують менший момент при нижчих швидкостях, що може бути задоволено застосуванням нижчої напруги без перевищення струмової характеристики електродвигуна.

Для керування швидкістю малих електродвигунів (переважно однофазних) змінна напруга може бути досягнута за допомогою таких методів:

• Підключення зовнішнього опору до цепи статора електродвигуна.

• Використання автотрансформатора.

• Застосування контролера напруги на тирісторах.

• Використання контролера на триаках.

Метод контролера напруги на тирісторах зараз є вибором для зміни напруги. Для однофазного живлення два тирістора підключаються спина до спини, як показано на малюнку нижче:

Електродвигуни домашніх вентиляторів, які є однофазними, керуються однофазним контролером напруги на триаках, як показано на малюнку нижче:

Керування швидкістю досягається за допомогою налаштування кута запалювання триака. Ці контролери часто називаються твердотільними регуляторами вентиляторів. Порівняно з традиційними змінними регуляторами, твердотільні регулятори надають більшу компактність та ефективність, що робить їх вибором замість традиційних регуляторів.

Для трифазного асинхронного електродвигуна потрібні три пари тирістрів, кожна пара складається з двох тирістрів, підключених спина до спини. На малюнку нижче показано керування напругою статора трифазних асинхронних електродвигунів за допомогою контролера напруги на тирісторах:

Кожна пара тирістрів керує напругою відповідної фази. Регулювання швидкості досягається за допомогою налаштування періоду провідності тирістрів. Для нижчих мощностей пари тирістрів, підключені спина до спини, в кожній фазі можуть бути замінені триаком.