Regolazione della frequenza di un motore asincrono

Attualmente, il controllo della frequenza della velocità angolare di rotazione di un azionamento elettrico con motore asincrono è ampiamente utilizzato, poiché consente in un'ampia gamma di modificare uniformemente la velocità di rotazione del rotore sia al di sopra che al di sotto del valore nominale.

I convertitori di frequenza sono dispositivi moderni e ad alta tecnologia con un'ampia gamma di regolazione che dispongono di un'ampia gamma di funzioni per il controllo di motori asincroni. La massima qualità e affidabilità consentono di utilizzarli in vari settori per controllare azionamenti di pompe, ventilatori, nastri trasportatori, ecc.

I convertitori di frequenza per la tensione di alimentazione sono suddivisi in monofase e trifase, ma per progettazione, in macchine elettriche rotanti e statiche. Nei convertitori di macchine elettriche, la frequenza variabile è ottenuta utilizzando macchine elettriche convenzionali o speciali. v convertitori di frequenza statici la variazione della frequenza della corrente di alimentazione è ottenuta mediante l'utilizzo di elementi elettrici che non hanno movimento.

Circuito convertitore di frequenza di un motore asincrono

Segnale di uscita del convertitore di frequenza

I convertitori di frequenza per reti monofase possono fornire azionamento elettrico per apparecchiature di produzione con una potenza fino a 7,5 kW. Una caratteristica del design dei moderni convertitori monofase è che all'ingresso c'è una fase con una tensione di 220 V, e all'uscita ci sono tre fasi con lo stesso valore di tensione, che consente di collegare motori elettrici trifase a un dispositivo senza l'utilizzo di condensatori.

I convertitori di frequenza alimentati da rete trifase 380V sono disponibili nella gamma di potenza da 0,75 a 630 kW. A seconda del valore di potenza, i dispositivi sono prodotti in custodie combinate polimeriche e metalliche.

La strategia di controllo più diffusa per i motori asincroni è il controllo vettoriale. Attualmente, la maggior parte dei convertitori di frequenza implementa il controllo vettoriale o anche il controllo vettoriale sensorless (questa tendenza si riscontra nei convertitori di frequenza che originariamente implementano il controllo scalare e non dispongono di terminali per il collegamento di un sensore di velocità).

A seconda del tipo di carico in uscita, i convertitori di frequenza sono suddivisi in base al tipo di implementazione:

• per azionamenti di pompe e ventilatori;

• per la propulsione elettrica industriale generale;

• funziona come parte di motori elettrici funzionanti con sovraccarico.

Caratteristiche meccaniche dei carichi tipici

I moderni convertitori di frequenza hanno una serie diversificata di caratteristiche funzionali, ad esempio hanno il controllo manuale e automatico della velocità e del senso di rotazione del motore, nonché potenziometro incorporato sul pannello di controllo.Dotato della possibilità di regolare la gamma di frequenza di uscita da 0 a 800 Hz.

I convertitori sono in grado di controllare automaticamente un motore asincrono in base ai segnali dei sensori periferici e pilotare un azionamento elettrico secondo un dato algoritmo di temporizzazione. Supporta le funzioni di ripristino automatico in caso di interruzione di corrente a breve termine. Esegui il controllo dei transitori da una console remota e proteggi i motori elettrici dal sovraccarico.

La relazione tra la velocità angolare di rotazione e la frequenza della corrente di alimentazione segue dall'Eq

ωo = 2πe1/ p

Con una tensione di alimentazione costante U1 e una variazione di frequenza, il flusso magnetico del motore a induzione cambia. Allo stesso tempo, per un migliore utilizzo del sistema magnetico, con una diminuzione della frequenza di alimentazione, è necessario ridurre proporzionalmente la tensione, altrimenti la corrente di magnetizzazione e le perdite nell'acciaio aumenteranno notevolmente.

Allo stesso modo, all'aumentare della frequenza di alimentazione, la tensione deve aumentare proporzionalmente per mantenere costante il flusso magnetico, perché altrimenti (con una coppia dell'albero costante) ciò causerà un aumento della corrente del rotore, un sovraccarico di corrente dei suoi avvolgimenti e una riduzione della coppia massima.

La legge di regolazione della tensione razionale dipende dalla natura del momento resistente.

Ad un momento costante di carico statico (Ms = const), la tensione deve essere regolata in proporzione alla sua frequenza U1 / f1 = const. Per la natura del carico del ventilatore, il rapporto assume la forma U1 / f21 = cost.

Con coppia di carico inversamente proporzionale alla velocità U1 /√f1 = cost.

Le figure seguenti mostrano uno schema di collegamento semplificato e le caratteristiche meccaniche di un motore a induzione con controllo in frequenza della velocità angolare.

Schema di collegamento di un convertitore di frequenza a un motore asincrono

Caratteristiche per un carico con momento resistente statico costante

NSFunzionalità per caricare la ventola

Caratteristiche sotto carico statico momento torcente inversamente proporzionale alla velocità angolare di rotazione

La regolazione della frequenza della velocità di un motore asincrono consente di modificare la velocità angolare di rotazione nell'intervallo — da 20 … 30 a 1. La regolazione della velocità di un motore asincrono rispetto a quella principale viene eseguita praticamente a zero.

Quando la frequenza della rete di alimentazione cambia, il limite superiore della velocità di rotazione di un motore asincrono dipende dalle sue proprietà meccaniche, soprattutto perché a frequenze superiori al motore asincrono nominale funziona con caratteristiche energetiche migliori rispetto a frequenze inferiori. Pertanto, se nel sistema di azionamento viene utilizzato un riduttore, questo controllo di frequenza del motore deve essere effettuato non solo verso il basso, ma anche verso l'alto dal punto nominale, fino alla velocità di rotazione massima consentita nelle condizioni di resistenza meccanica del il rotore.

Quando la velocità del motore aumenta al di sopra del valore indicato nel suo passaporto, la frequenza della fonte di alimentazione non deve superare quella nominale di non più di 1,5 - 2 volte.

Il metodo della frequenza è molto promettente per la regolazione di un motore a induzione con rotore a gabbia di scoiattolo. Le perdite di potenza con tale regolazione sono piccole, in quanto non sono accompagnate da un aumento di scivolare… Le caratteristiche meccaniche risultanti sono molto rigide.