Regolazione della velocità di un motore asincrono

I più comuni sono i seguenti metodi per controllare la velocità di un motore asincrono: una variazione della resistenza aggiuntiva del circuito del rotore, una variazione della tensione fornita all'avvolgimento dello statore, una variazione della frequenza della tensione di alimentazione, nonché come commutazione del numero di poli.

Regolazione della velocità di un motore a induzione mediante l'introduzione di resistori nel circuito del rotore

introduzione resistori nel circuito del rotore porta ad un aumento delle perdite di potenza e ad una diminuzione della velocità del rotore del motore a causa di un aumento dello scorrimento, poiché n = nО (1 — s).

Fico. 1 ne consegue che all'aumentare della resistenza nel circuito del rotore a parità di coppia, la velocità del motore diminuisce.

Durezza caratteristiche meccaniche diminuisce significativamente con la diminuzione della velocità di rotazione, il che limita l'intervallo di controllo a (2 — 3): 1. Lo svantaggio di questo metodo sono le significative perdite di energia, che sono proporzionali allo scorrimento. Tale regolazione è possibile solo per motore a rotore. 

Regolazione della velocità di rotazione di un motore a induzione variando la tensione dello statore

Una variazione della tensione applicata all'avvolgimento dello statore di un motore asincrono consente di regolare la velocità utilizzando mezzi tecnici e schemi di controllo relativamente semplici. Per fare ciò, un regolatore di tensione è collegato tra una rete di corrente alternata con una tensione standard U1nom e lo statore del motore elettrico.

Quando si regola la velocità motore asincrono variazione della tensione applicata all'avvolgimento statorico, il momento critico Mcr del motore asincrono varia in proporzione al quadrato della tensione applicata al motore Uret (Fig. 3) e lo scorrimento da Ureg non dipende.

Riso. 1. Caratteristiche meccaniche di un motore a induzione con rotore avvolto a diverse resistenze dei resistori inclusi nel circuito del rotore

Riso. 2. Schema per regolare la velocità di un motore a induzione modificando la tensione dello statore

Riso. 3. Caratteristiche meccaniche di un motore a induzione al variare della tensione applicata agli avvolgimenti dello statore

Se il momento resistente della macchina comandata è maggiore coppia di spunto del motore elettrico (Ms> Mstart), allora il motore non girerà, quindi è necessario avviarlo alla tensione nominale Unom o al minimo.

È così possibile regolare la velocità di rotazione dei motori a induzione a gabbia di scoiattolo solo con un carico simile a una ventola. Inoltre, devono essere utilizzati motori speciali ad alto scorrimento. La gamma di controllo è piccola, fino a nkr.

Per modificare la tensione, applicare autotrasformatori trifase e regolatori di tensione a tiristori.

Riso. 4.Schema del regolatore di tensione a tiristori del sistema di controllo della velocità ad anello chiuso - motore asincrono (TRN - IM)

Controllo a circuito chiuso di un motore asincrono realizzato secondo lo schema del regolatore di tensione a tiristori: il motore elettrico consente di regolare la velocità di un motore asincrono con scorrimento aumentato (tali motori sono utilizzati nelle unità di ventilazione).

Regolazione della velocità di rotazione di un motore a induzione modificando la frequenza della tensione di alimentazione

Poiché la frequenza di rotazione del campo magnetico dello statore no = 60e/ p, la regolazione della velocità di rotazione del motore a induzione può essere effettuata modificando la frequenza della tensione di alimentazione.

Il principio del metodo della frequenza per regolare la velocità di un motore asincrono sta nel fatto che cambiando la frequenza della tensione di alimentazione, secondo l'espressione con un numero costante di coppie polari p, la velocità angolare può essere modificata dal campo magnetico dello statore.

Questo metodo fornisce un controllo regolare della velocità su un'ampia gamma e le caratteristiche meccaniche hanno un'elevata rigidità.

Per ottenere elevate prestazioni energetiche dei motori asincroni (coefficienti di potenza, rendimento, capacità di sovraccarico), è necessario variare la tensione di alimentazione contemporaneamente alla frequenza. La legge del cambiamento di tensione dipende dalla natura del momento di carico Ms. A carico di coppia costante, la tensione dello statore deve essere controllata in proporzione alla frequenza.

Un diagramma schematico di un azionamento elettrico a frequenza è mostrato in fig. 5, e le caratteristiche meccaniche dell'IM sintonizzato in frequenza sono mostrate in Fig. 6.

Riso. 5.Schema del convertitore di frequenza

Riso. 6. Caratteristiche meccaniche di un motore asincrono con regolazione di frequenza

Al diminuire della frequenza f, il momento critico diminuisce leggermente nella regione delle basse velocità di rotazione. Ciò è dovuto ad un aumento dell'influenza della resistenza attiva dell'avvolgimento dello statore con una diminuzione simultanea di frequenza e tensione.

La regolazione della frequenza della velocità del motore asincrono consente di modificare la velocità nell'intervallo (20 — 30): 1. Il metodo della frequenza è il più promettente per regolare un motore asincrono con un rotore in una gabbia di scoiattolo. Le perdite di potenza con questa disposizione sono piccole perché le perdite di scorrimento sono minime.

I più moderni convertitori di frequenza costruiti secondo lo schema a doppia conversione. Sono costituiti dalle seguenti parti principali: collegamento CC (raddrizzatore non controllato), inverter di potenza a impulsi e sistema di controllo.

Il circuito intermedio è costituito da un raddrizzatore non controllato e da un filtro. La tensione alternata della rete di alimentazione viene convertita in una tensione di corrente continua.

L'invertitore di impulsi trifase di potenza contiene sei interruttori a transistor. Ciascun avvolgimento del motore è collegato tramite il corrispondente interruttore ai terminali positivo e negativo del raddrizzatore. L'inverter converte la tensione raddrizzata in una tensione alternata trifase della frequenza e dell'ampiezza desiderate, che viene applicata agli avvolgimenti dello statore del motore elettrico.

Negli stadi di uscita dell'inverter, gli interruttori di potenza vengono utilizzati come interruttori. Transistor IGBT… Rispetto ai tiristori, hanno una frequenza di commutazione più elevata, che consente loro di produrre un segnale di uscita sinusoidale con una distorsione minima.Regolazione della frequenza di uscita Le tensioni a valle e di uscita sono realizzate ad alta frequenza modulazione di larghezza di impulso.

Controllo della velocità di commutazione di un motore asincrono Coppia di poli

Il controllo graduale della velocità può essere eseguito utilizzando uno speciale motori a induzione multivelocità a gabbia di scoiattolo. 

Dall'espressione no = 60e/p segue che al variare del numero di coppie polari p si ottengono caratteristiche meccaniche con velocità di rotazione diverse per il campo magnetico dello statore. Poiché il valore di p è determinato da numeri interi, la transizione da una caratteristica all'altra nel processo di aggiustamento è graduale.

Esistono due modi per modificare il numero di coppie di poli. Nel primo caso, nelle cave dello statore vengono inseriti due avvolgimenti con diverso numero di poli. Quando la velocità cambia, uno degli avvolgimenti è collegato alla rete, nel secondo caso l'avvolgimento di ciascuna fase è costituito da due parti collegate in parallelo o in serie. In questo caso, il numero di coppie polari cambia di un fattore due.

Riso. 7. Schemi per la commutazione degli avvolgimenti di un motore asincrono: a - da una stella singola a una doppia stella; b - da un triangolo a una doppia stella

Il controllo della velocità modificando il numero di coppie polari è economico e le caratteristiche meccaniche mantengono la rigidità. Lo svantaggio di questo metodo è la natura graduale del cambio di velocità del motore a induzione del rotore a gabbia di scoiattolo. Sono disponibili motori a due velocità con 4/2, 8/4, 12/6 poli. Il motore elettrico a quattro velocità 12/8/6/4 poli ha due avvolgimenti di commutazione.

Materiali utilizzati dal libro Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Materiale elettrico delle imprese agricole.