Poznajte základy trojfázového indukčného motora na striedavý prúd a jeho riadenia pomocou SVPWM

Poznajte základy trojfázového indukčného motora na striedavý prúd a jeho riadenia pomocou SVPWM

Niektoré z výhod, ako sú nízke náklady, robustná konštrukcia, menej zložitá a ľahko udržiavateľná trojfázové motory, sú výsledkom mnohých priemyselných prevádzok pomocou Frekvenčné meniče ako jednosmerné disky. AC indukčný motor je špeciálny typ elektromotora, ktorý má svoje typické vlastnosti a výkon, pokiaľ ide o štartovanie, reguláciu otáčok, ochranu atď.



AC indukčný motor

AC indukčný motor

Výkon v širokom rozmedzí aplikácie vyrába trojfázové indukčné motory 85% inštalovaného výkonu systémov priemyselného pohonu. Poďme diskutovať o základných informáciách o tomto motore a jeho špeciálnej technike riadenia SVPWM.






Trojfázový striedavý indukčný motor

Trojfázový indukčný motor na striedavý prúd je točivý elektrický stroj, ktorý je navrhnutý na prevádzku na trojfázovom napájaní. Tento 3-fázový motor sa tiež nazýva ako asynchrónny motor. Tieto trojfázové motory sú dvoch typov: indukčné motory s veveričkovým a krúžkovým krúžkom . Princíp činnosti tohto motora je založený na produkcii točivého magnetického poľa.

Konštrukcia trojfázového indukčného motora

Tieto trojfázové motory pozostávajú zo statora a rotora, medzi ktorými neexistuje elektrické spojenie. Tieto statory a rotory sú skonštruované s použitím vysokomagnetických jadrových materiálov, aby sa znížila hysterézia a straty vírivého prúdu.



Konštrukcia trojfázového indukčného motora

Konštrukcia trojfázového indukčného motora

Rám statora môže byť vyrobený z liatiny, hliníka alebo valcovanej ocele. Rám statora poskytuje potrebnú mechanickú ochranu a podporu pre statorové laminované jadro, vinutie a ďalšie ventilačné prvky. Stator je zranený trojfázovými vinutiami, ktoré sa navzájom prekrývajú pri 120-stupňovom fázovom posune osadenom do štrbinových lamiel. Šesť koncov troch vinutí je vyvedených a pripojených k svorkovnici tak, aby boli tieto vinutia budené trojfázovým hlavným napájaním.

Tieto vinutia sú z medeného drôtu izolované lakom zabudovaným do izolovaných štrbinových lamiel. Pri všetkých pracovných teplotách zostáva tento impregnovaný lak tuhý. Tieto vinutia majú vysoký izolačný odpor a vysokú odolnosť voči slanému prostrediu, vlhkosti, alkalickým parám, oleju a mastnotám atď. Podľa toho, čo vyhovuje úrovni napätia, sú tieto vinutia pripojené buď spojenie hviezdou alebo trojuholníkom .


Indukčný motor veveričej klietky

Indukčný motor veveričej klietky

Rotor trojfázového indukčného motora na striedavý prúd je odlišný pre indukčné motory so zberným krúžkom a vo veveričke. Rotor v tvare klzného krúžku pozostáva z ťažkých hliníkových alebo medených tyčí skratovaných na oboch koncoch valcového rotora. Hriadeľ indukčného motora je na obidvoch koncoch podopretý na dvoch ložiskách, aby sa zaistilo voľné otáčanie vo vnútri statora a znížilo sa trenie. Skladá sa z hromady oceľových lamiel s rovnomerne rozmiestnenými štrbinami, ktoré sú vyrazené okolo jeho obvodu, do ktorých sú umiestnené neizolované ťažké hliníkové alebo medené tyče.

Rotor typu zberného krúžku sa skladá z trojfázových vinutí, ktoré sú na jednom konci označené hviezdičkou a druhé konce sú vyvedené von a spojené s klznými krúžkami namontovanými na hriadeli rotora. A aby sa dosiahol vysoký počiatočný krútiaci moment, sú tieto vinutia spojené s reostatom pomocou uhlíkových kefiek. Tento externý rezistor alebo reostat sa používa iba v počiatočnom období. Akonáhle motor dosiahne normálnu rýchlosť, kefy sú skratované a navinutý rotor funguje ako rotor vo veveričke.

Princíp činnosti 3-fázového indukčného motora

Princíp činnosti 3-fázového indukčného motora

Princíp činnosti 3-fázového indukčného motora

  • Keď je motor budený trojfázovým napájaním, trojfázové statorové vinutie vytvára rotujúce magnetické pole so 120 posunmi pri konštantnej veľkosti, ktoré sa otáča synchrónnou rýchlosťou. Toto meniace sa magnetické pole preruší vodiče rotora a indukuje v nich prúd podľa princípu Faradayových zákonov elektromagnetickej indukcie. Keď sú tieto vodiče rotora skratované, začne nimi tiecť prúd.
  • Za prítomnosti magnetického poľa statora sú umiestnené vodiče rotora, a preto na princíp Lorenzovej sily pôsobí na vodič rotora mechanická sila. Sila všetkých vodičov rotora teda, to znamená súčet mechanických síl, vytvára v rotore krútiaci moment, ktorý má tendenciu pohybovať ním v rovnakom smere rotujúceho magnetického poľa.
  • Rotáciu vodiča tohto rotora možno vysvetliť aj Lenzovým zákonom, ktorý hovorí, že indukované prúdy v rotore sú proti príčine jeho produkcie, tu je to rotácia magnetického poľa. Tento výsledok spôsobuje, že rotor sa začne otáčať v rovnakom smere ako statorové rotačné magnetické pole. Ak je rýchlosť rotora vyššia ako rýchlosť statora, potom v rotore nebude indukovať žiadny prúd, pretože dôvodom rotácie rotora je relatívna rýchlosť magnetického poľa rotora a statora. Tento stator a rozdiel poľa rotora sa nazýva sklz. Takto sa trojfázový motor nazýva asynchrónny stroj kvôli tomuto relatívnemu rozdielu otáčok medzi statorom a rotormi.
  • Ako sme diskutovali vyššie, relatívna rýchlosť medzi poľom statora a vodičmi rotora spôsobí rotáciu rotora v konkrétnom smere. Preto musí byť na vytvorenie rotácie rýchlosť rotora Nr vždy nižšia ako rýchlosť poľa statora Ns a rozdiel medzi týmito dvoma parametrami závisí od zaťaženia motora.

Rozdiel otáčok alebo sklzu indukčného motora na striedavý prúd je uvedený ako

  • Keď stator stojí, Nr = 0, takže sklz sa stane 1 alebo 100%.
  • Keď je Nr synchrónnou rýchlosťou, sklz sa stáva nulovým, takže motor nikdy nepracuje synchrónnou rýchlosťou.
  • Skĺznutie trojfázového indukčného motora z chodu naprázdno na plné zaťaženie je asi 0,1% až 3%, preto sa indukčné motory nazývajú motory s konštantnou rýchlosťou.

Ovládanie 3fázového indukčného motora SVPWM

Najčastejšie sa na riadenie indukčných motorov používajú invertorové pohony PWM. V porovnaní s pohonmi s pevnou frekvenciou PWM ponory kontrolu veľkosť napätia a frekvencie prúdu, ako aj napätie privádzané do indukčného motora. Zmenou signálov PWM aplikovaných na brány výkonového spínača sa mení aj množstvo energie dodávané týmito pohonmi, aby sa dosiahlo riadenie otáčok trojfázového indukčného motora.

Ovládanie 3fázového indukčného motora SVPWM od Edgefxkits.com

Ovládanie 3fázového indukčného motora SVPWM od Edgefxkits.com

Na riadenie trojfázových motorových pohonov sa používa množstvo schém pulznej šírkovej modulácie (PWM). Najčastejšie sa ale používajú sínusové PWM (SPWM) a vesmírne vektory PWM (SVPWM). V porovnaní s SPWM poskytuje riadenie SVPWM vyššiu úroveň základného napätia a znížený obsah harmonických. Tu sme uviedli praktickú implementáciu tohto riadenia SVPWM pomocou 8051 mikrokontrolérov .

V nižšie uvedenom obvode sa na získanie troch výstupných napätí v závislosti od napätia jednosmernej zbernice používa trojúrovňový menič napätia. Jednofázové napájanie je usmernené tak, aby dodávalo jednosmerné napájanie do obvodu mikrokontroléra aj do obvodov invertora. Mikrokontrolér 8051 je naprogramovaný tak, aby produkoval signály SVPWM, ktoré sa odovzdávajú ovládaču brány IC.

Bloková schéma riadenia SVPWM trojfázového indukčného motora od Edgefxkits.com

Bloková schéma riadenia SVPWM trojfázového indukčného motora od Edgefxkits.com

Obvod invertora obsahuje šesť MOSFETov na výrobu variabilného trojfázového napájania, pre každú fázu sú nasadené dva MOSFETy. Tieto brány MOSFET sú pripojené k ovládaču brány IC. Po prijatí signálov PWM z hradla ovládača brány mikrokontroléra sa prepne MOSFETy aby vzniklo premenlivé výstupné striedavé napätie. Preto sa táto premenná AC so zmenou napätia a frekvencie mení rýchlosť motora .

Toto sú základné informácie o AC indukčnom motore s konštrukciou a princípom práce. Okrem toho má SVPWM technika riadenia rýchlosti motora mnoho výhod ako iné PWM techniky, ako sme videli vyššie. Ak máte pochybnosti o programovací mikrokontrolér kvôli implementácii techniky SVPWM nás môžete kontaktovať komentárom nižšie.

Fotografické úvery:

  • AC indukčný motor o wikimedia
  • Konštrukcia trojfázových indukčných motorov podľa elektronický dizajn
  • Kĺzavý krúžok a indukčné motory s klietkou vo veveričke od spoločnosti tpub
  • Princíp činnosti 3-fázového indukčného motora podľa blogspot