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Drehzahlregelungsmethoden des Induktionsmotors

Ein Induktionsmotor ist praktisch eine KonstanteDrehzahlmotor, das heißt, für den gesamten Lastbereich ist die Änderung der Drehzahl des Motors recht klein. Die Drehzahl eines Gleichstromnebenschlussmotors kann sehr einfach mit einem guten Wirkungsgrad variiert werden, aber bei Induktionsmotoren geht die Drehzahlverringerung mit einem entsprechenden Wirkungsgradverlust und einem geringen Leistungsfaktor einher. Da Induktionsmotoren häufig verwendet werden, kann ihre Drehzahlsteuerung in vielen Anwendungen erforderlich sein. Verschiedene Drehzahlregelungsmethoden des Induktionsmotors werden nachfolgend erläutert.

Drehzahlregelung des Induktionsmotors von der Statorseite

1. Ändern Sie die angelegte Spannung:

Aus der Drehmomentgleichung des Induktionsmotors
Drehmomentgleichung eines Induktionsmotors
Rotorwiderstand R2 ist konstant und wenn Schlupf s dann klein ist (sX2)2 ist so klein, dass es vernachlässigt werden kann. Daher ist T ∝ sE22 wo E2 ist durch Rotor induzierte EMK und E2 V
Somit ist T ∝ sV2was bedeutet, wenn die Versorgungsspannung abnimmt,das entwickelte Drehmoment nimmt ab. Zur Bereitstellung des gleichen Lastdrehmoments nimmt daher der Schlupf mit abnehmender Spannung zu, und folglich nimmt die Geschwindigkeit ab. Diese Methode ist die einfachste und billigste, die noch selten verwendet wird, weil
  1. Für relativ kleine Geschwindigkeitsänderungen ist eine große Änderung der Versorgungsspannung erforderlich.
  2. Eine große Änderung der Versorgungsspannung führt zu einer großen Änderung der Flussdichte, wodurch die magnetischen Bedingungen des Motors gestört werden.

2. Ändern Sie die angewendete Frequenz

Die Synchrondrehzahl des rotierenden Magnetfelds eines Induktionsmotors ist gegeben durch
Synchrondrehzahl eines Induktionsmotors
Dabei ist f = Frequenz der Versorgung und P = Anzahl der Statorpole.
Daher ändert sich die Synchrondrehzahl mit der Änderung der Versorgungsfrequenz. Die Istdrehzahl eines Asynchronmotors ist als angegeben N = Ns (1 - s). Diese Methode wird jedoch nicht häufig verwendet. Es kann verwendet werden, wenn der Induktionsmotor von einem eigenen Generator versorgt wird (so dass die Frequenz leicht durch Ändern der Drehzahl der Antriebsmaschine variiert werden kann). Bei niedriger Frequenz kann der Motorstrom auch aufgrund einer verringerten Reaktanz zu hoch werden. Wenn die Frequenz über den Nennwert hinaus erhöht wird, sinkt das maximale Drehmoment, während sich die Drehzahl erhöht.

3. Konstante U / F-Steuerung des Induktionsmotors

Dies ist die beliebteste Kontrollmethodedie Geschwindigkeit eines Induktionsmotors. Wie bei dem obigen Verfahren neigt der Luftspaltfluss dazu, sich zu sättigen, wenn die Versorgungsfrequenz reduziert wird, wobei die Nennversorgungsspannung beibehalten wird. Dies führt zu einem übermäßigen Statorstrom und einer Verzerrung der Statorflusswelle. Daher sollte die Statorspannung proportional zur Frequenz reduziert werden, um den Luftspaltfluss konstant zu halten. Die Größe des Statorflusses ist proportional zum Verhältnis der Statorspannung und der Frequenz. Wenn also das Verhältnis von Spannung zu Frequenz konstant gehalten wird, bleibt der Fluss konstant. Indem V / F konstant gehalten wird, bleibt das entwickelte Drehmoment ungefähr konstant. Diese Methode bietet eine höhere Laufzeiteffizienz. Daher verwendet die Mehrheit der AC-Drehzahlantriebe ein konstantes V / F-Verfahren (oder Verfahren mit variabler Spannung und variabler Frequenz) für die Geschwindigkeitssteuerung. Neben einer breiten Geschwindigkeitsregelung bietet diese Methode auch die Möglichkeit des "sanften Starts".

4. Ändern der Anzahl der Statorpole

Aus der obigen Gleichung der SynchrondrehzahlEs ist zu sehen, dass die Synchrondrehzahl (und somit die Fahrgeschwindigkeit) durch Ändern der Anzahl der Statorpole geändert werden kann. Diese Methode wird im Allgemeinen für Käfigläufermotoren verwendet, da sich der Käfigläufer für eine beliebige Anzahl von Statorpolen anpasst. Der Wechsel der Statorpole wird durch zwei oder mehr unabhängige Statorwicklungen erreicht, die für unterschiedliche Polzahlen in denselben Nuten gewickelt sind.
Beispielsweise wird ein Stator mit zwei 3-Phasen-Wicklungen gewickelt, eine für 4 Pole und die andere für 6 Pole.
für Versorgungsfrequenz von 50 Hz
i) Synchrondrehzahl bei angeschlossener 4-poliger Wicklung, Ns = 120 * 50/4 = 1500 U / min
ii) Synchrondrehzahl bei angeschlossener 6-poliger Wicklung, Ns = 120 * 50/6 = 1000 U / min

Drehzahlregelung von der Rotorseite:

1. Regelung des Rotors

Diese Methode ähnelt der des AnkersRheostatsteuerung des DC-Nebenschlussmotors. Diese Methode ist jedoch nur für Schleifringmotoren anwendbar, da ein Hinzufügen von Außenwiderstand im Rotor von Käfigläufermotoren nicht möglich ist.

2. Kaskadenbetrieb

Bei dieser Art der Drehzahlregelung gibt es zwei Motorengebraucht. Beide sind auf derselben Welle montiert, so dass beide mit derselben Geschwindigkeit laufen. Ein Motor wird von einer 3-Phasen-Versorgung gespeist, und der andere Motor wird von der induzierten EMK im ersten Motor über Schleifringe gespeist. Die Anordnung ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Kaskadenbetriebsgeschwindigkeitssteuerung des Induktionsmotors
Motor A wird als Hauptmotor und Motor B als Hilfsmotor bezeichnet.
Sei Ns1 = Frequenz von Motor A
Ns2 = Frequenz von Motor B
P1 = Polzahl Stator von Motor A
P2 = Anzahl der Statorpole des Motors B
N = Geschwindigkeit des Sets und für beide Motoren gleich
f = Häufigkeit der Lieferung

Nun Schlupf von Motor A, S1 = (Ns1 - N) / Ns1.
Frequenz der vom Rotor induzierten EMK in Motor A, f1 = S1f
Nun wird der Hilfsmotor B mit der Rotorinduktion versorgt

daher Ns2 = (120f1) / P2 = (120S1f) / P2.

jetzt den Wert von S setzen1 = (Ns1 - N) / Ns1
Bei keiner Last ist die Drehzahl des Hilfsrotors nahezu gleich seiner Synchrondrehzahl.
N = Ns2.
aus den obigen Gleichungen kann man das erhalten
Mit dieser Methode können vier verschiedene Geschwindigkeiten erreicht werden
1. Wenn nur Motor A arbeitet, ist die entsprechende Geschwindigkeit = .Ns1 = 120f / P1
2. Wenn nur Motor B arbeitet, ist die entsprechende Geschwindigkeit = Ns2 = 120f / P2
3. Wenn die kommunizierende Kaskadierung durchgeführt wird, ist die Geschwindigkeit der Menge = N = 120f / (P1 + P2)
4. Wenn die differentielle Kaskadierung durchgeführt wird, ist die Geschwindigkeit des Satzes = N = 120f (P1 - P2)

3. Durch Einspritzen von EMF in den Rotorkreis

Bei diesem Verfahren ist die Drehzahl eines Induktionsmotorsgesteuert durch Einspeisen einer Spannung in den Rotorkreis. Es ist notwendig, dass die eingespeiste Spannung (EMK) dieselbe Frequenz wie die Schlupffrequenz haben muss. Es gibt jedoch keine Einschränkung für die Phase der injizierten EMK. Wenn wir EMK einspritzen, die sich in entgegengesetzter Phase zu der vom Rotor induzierten EMK befindet, wird der Rotorwiderstand erhöht. Wenn wir eine EMK injizieren, die mit der vom Rotor induzierten EMK in Phase ist, nimmt der Rotorwiderstand ab. Somit kann durch Ändern der Phase der injizierten EMK die Geschwindigkeit gesteuert werden. Der Hauptvorteil dieser Methode ist, dass eine breite Geschwindigkeitssteuerung (sowohl über als auch unter Normal) erreicht werden kann. Die EMK kann durch verschiedene Methoden wie Kramer-System, Scherbius-System usw. injiziert werden.

Bemerkungen