Как можно регулировать обороты асинхронного двигателя: обзор способов

Как можно регулировать обороты асинхронного двигателя: обзор способов

Благодаря надежности и простоте конструкции асинхронные двигатели (АД) получили широкое распространение. В большинстве станков, промышленном и бытовом оборудовании применяются электродвигатели такого типа. Изменение скорости вращения АД производится механически (дополнительной нагрузкой на валу, балластом, передаточными механизмами, редукторами и т.д.) или электрическими способами. Электрическое регулирование более сложное, но и гораздо более удобное и универсальное.

Для многих агрегатов применяется именно электрическое управление. Оно обеспечивает точное и плавное регулирование пуска и работы двигателя. Электрическое управление производится за счет:

• изменения частоты тока;
• силы тока;
• уровня напряжения.

В этой статье мы рассмотрим популярные способы, как может осуществляться регулировка оборотов асинхронного двигателя на 220 и 380В.

Назначение реостатов

По своему назначению реостаты делятся на следующие виды:

• пусковые, служащие для снижения пускового тока при запуске электродвигателя;
• пускорегулирующие, использующиеся преимущественно в двигателях постоянного тока, а также при переменном напряжении в случае асинхронного электродвигателя с фазным ротором;
• нагрузочные, создающие сопротивление в электрической цепи;
• балластные, необходимые для поглощения излишков энергии, возникающей например при торможении электродвигателя.

Реостаты применяются и для ограничения тока в обмотке возбуждения электрических машин постоянного тока. Благодаря этому получается добиться снижения скачков электрического тока и динамических перегрузок, способных повредить как сам привод, так и подключенный к нему механизм. Применение сопротивления при пуске продлевает срок службы щеток и коллектора.

Особым видом реостатов является потенциометр. Это делитель напряжения, в основании которого лежит переменный резистор. Благодаря ему в электронных схемах можно использовать различные напряжения, не используя дополнительные трансформаторы или блоки питания. Регулировка силы тока при помощи реостата широко используется в радиотехнике, например, для изменения громкости звучания динамика.

Реостаты

На преды­ду­щих уро­ках мы го­во­ри­ли, что су­ще­ству­ют не толь­ко по­тре­би­те­ли и ис­точ­ни­ки элек­три­че­ско­го тока, но еще и так на­зы­ва­е­мые эле­мен­ты управ­ле­ния. Одним из важ­ных эле­мен­тов управ­ле­ния яв­ля­ет­ся рео­стат или любой дру­гой при­бор, ос­но­ван­ный на его дей­ствии. В рео­ста­те ис­поль­зу­ет­ся про­вод­ник из за­ра­нее из­вест­но­го ма­те­ри­а­ла с опре­де­лен­ной дли­ной и се­че­ни­ем, а зна­чит, мы можем узнать его со­про­тив­ле­ние. Прин­цип ра­бо­ты рео­ста­та ос­но­ван на том, что мы можем из­ме­нять это со­про­тив­ле­ние, сле­до­ва­тель­но, можем ре­гу­ли­ро­вать силу тока и на­пря­же­ние в элек­три­че­ских цепях.

2. Устройство реостата

Рис. 1. Устрой­ство рео­ста­та

На ри­сун­ке 1 пред­став­лен рео­стат без обо­лоч­ки. Это сде­ла­но для того, чтобы можно было по­смот­реть все его части. На ке­ра­ми­че­скую трубу (1) на­мо­тан про­вод (2). Его концы вы­ве­де­ны к двум кон­так­там (3а). Также име­ет­ся штан­га, в конце ко­то­рой рас­по­ло­жен кон­такт (3б). По этой штан­ге дви­жет­ся сколь­зя­щий кон­такт (4), так на­зы­ва­е­мый «пол­зун».

Если рас­по­ло­жить сколь­зя­щий кон­такт по­се­ре­дине (рис. 2а), то будет за­дей­ство­ва­на толь­ко по­ло­ви­на про­вод­ни­ка. Если пе­ре­дви­нуть этот сколь­зя­щий кон­такт даль­ше (рис. 2б), то будет за­дей­ство­ва­но боль­ше вит­ков про­во­да, сле­до­ва­тель­но, его длина воз­рас­тет, со­про­тив­ле­ние уве­ли­чит­ся, а сила тока умень­шит­ся. Если же пе­ре­дви­нуть «пол­зун» в дру­гую сто­ро­ну (рис. 2в), то, на­о­бо­рот, со­про­тив­ле­ние умень­шит­ся, и сила тока в цепи воз­рас­тет.

Внут­ри рео­стат полый. Это необ­хо­ди­мо, по­сколь­ку при про­те­ка­нии тока рео­стат на­гре­ва­ет­ся, а эта по­лость обес­пе­чи­ва­ет быст­рое охла­жде­ние.

3. Изображения реостата на схемах

Когда мы изоб­ра­жа­ем схему (ри­су­нок элек­три­че­ской цепи), то каж­дый эле­мент обо­зна­ча­ет­ся опре­де­лен­ным сим­во­лом. Рео­стат обо­зна­ча­ет­ся сле­ду­ю­щим об­ра­зом (рис. 3):

Рис. 3. Изоб­ра­же­ние рео­ста­та

Крас­ный пря­мо­уголь­ник со­от­вет­ству­ет со­про­тив­ле­нию, синий кон­такт – под­во­дя­щий к рео­ста­ту про­вод, зе­ле­ный – сколь­зя­щий кон­такт. При таком обо­зна­че­нии легко по­нять, что при дви­же­нии пол­зун­ка влево со­про­тив­ле­ние рео­ста­та умень­шит­ся, а при дви­же­нии впра­во – уве­ли­чит­ся. Также может ис­поль­зо­вать­ся сле­ду­ю­щее изоб­ра­же­ние рео­ста­та (рис. 4):

Рис. 4. Еще одно изоб­ра­же­ние рео­ста­та

Пря­мо­уголь­ник обо­зна­ча­ет со­про­тив­ле­ние, а стрел­ка – то, что его можно из­ме­нять.

4. Включение реостата в электрическую цепь

В элек­три­че­скую цепь рео­стат вклю­ча­ет­ся по­сле­до­ва­тель­но. Ниже при­ве­де­на одна из схем вклю­че­ния (рис. 5):

Рис. 5. Вклю­че­ние рео­ста­та в цепь с лам­пой на­ка­ли­ва­ния

За­жи­мы 1 и 2 под­клю­ча­ют­ся к ис­точ­ни­ку тока (это может быть галь­ва­ни­че­ский эле­мент или под­клю­че­ние к ро­зет­ке). Стоит об­ра­тить вни­ма­ние, что вто­рой кон­такт дол­жен быть под­клю­чен к дви­жу­щей­ся части рео­ста­та, ко­то­рая поз­во­ля­ет ме­нять со­про­тив­ле­ние. Если уве­ли­чи­вать со­про­тив­ле­ние рео­ста­та, то накал лам­поч­ки (3) будет умень­шать­ся, а зна­чит, ток в цепи тоже умень­ша­ет­ся. И, на­о­бо­рот, при умень­ше­нии со­про­тив­ле­ния рео­ста­та лам­поч­ка будет го­реть ярче. Этот метод часто ис­поль­зу­ет­ся в вы­клю­ча­те­лях для ре­гу­ли­ров­ки ин­тен­сив­но­сти осве­ще­ния.

Рео­стат также можно ис­поль­зо­вать для ре­гу­ли­ров­ки на­пря­же­ния. Ниже пред­став­ле­ны две схемы (рис. 6):

Рис. 6. Вклю­че­ние ре­зи­сто­ра в цепь с вольт­мет­ром

В слу­чае ис­поль­зо­ва­ния двух со­про­тив­ле­ний (рис. 6а) мы сни­ма­ем опре­де­лен­ное на­пря­же­ние со вто­ро­го ре­зи­сто­ра (устрой­ство, ко­то­рое ос­но­ва­но на со­про­тив­ле­нии про­вод­ни­ка), и таким об­ра­зом, как бы ре­гу­ли­ру­ем на­пря­же­ние. При этом надо точно знать все па­ра­мет­ры про­вод­ни­ка для пра­виль­ной ре­гу­ли­ров­ки на­пря­же­ния. В слу­чае с рео­ста­том (рис. 6б) си­ту­а­ция за­мет­но упро­ща­ет­ся, по­сколь­ку мы можем непре­рыв­но ре­гу­ли­ро­вать его со­про­тив­ле­ние, а зна­чит, и из­ме­нять сни­ма­е­мое на­пря­же­ние.

5. Применение реостата

Рео­стат – до­ста­точ­но уни­вер­саль­ный при­бор. Кроме ре­гу­ли­ров­ки силы тока и на­пря­же­ния, он также может ис­поль­зо­вать­ся в раз­лич­ных бы­то­вых при­бо­рах. На­при­мер, в те­ле­ви­зо­рах ре­гу­ли­ров­ка гром­ко­сти про­ис­хо­дит с по­мо­щью рео­ста­тов, пе­ре­клю­че­ние ка­на­лов в те­ле­ви­зо­ре также неким об­ра­зом свя­за­но с ис­поль­зо­ва­ни­ем рео­ста­тов. Также стоит об­ра­тить вни­ма­ние, что для без­опас­но­сти лучше ис­поль­зо­вать рео­ста­ты, снаб­жен­ные за­щит­ным ко­жу­хом (рис. 7).

Рис. 7. Рео­стат в за­щит­ном ко­жу­хе

На этом уроке мы рас­смот­ре­ли стро­е­ние и при­ме­не­ние та­ко­го эле­мен­та управ­ле­ния, как рео­стат. На сле­ду­ю­щих уро­ках будут ре­шать­ся за­да­чи, свя­зан­ные с про­вод­ни­ка­ми, рео­ста­та­ми и за­ко­ном Ома.

Регулирование частоты вращения ДПТ НВ изменение напряжения в цепи якоря

Регулирование часто­ты вращения двигателя изменением питающего напряжения при­меняется лишь при I_B = const, т. е. при раздельном питании цепей обмотки якоря и обмотки возбуждения при независимом возбуж­дении.

Частота вращения в режиме х.х. n₀ пропорциональна напря­жению, а от напряжения не зависит, поэтому ме­ханические характеристики двигателя при изменении напряжения не меняют угла наклона к оси абсцисс, а смещаются по высоте, оставаясь параллельными друг другу (см. рис. 29.4, в). Для осуще­ствления этого способа регулирования необходимо цепь якоря двигателя подключить к источнику питания с регулируемым на­пряжением. Для управления двигателями малой и средней мощно­сти в качестве такого источника можно применить регулируемый выпрямитель, в котором напряжение постоянного тока меняется регулировочным автотрансформатором (АТ), включенным на вхо­де выпрямителя (рис. 29.6,а).

Для управления двигателями большой мощности целесооб­разно применять генератор постоянного тока независимого возбу­ждения; привод осуществляется посредством приводного двигате­ля (ПД), в качестве которого обычно используют трехфазный двигатель переменного тока. Для питания постоянным током це­пей возбуждения генератора Г и двигателя Д используется возбу­дитель В — генератор постоянного тока, напряжение на выходе которого поддерживается неизменным. Описанная схема управле­ния двигателем постоянного тока (рис. 29.6, б) известна под на­званием системы «генератор — двигатель» (Г—Д).

Рис. 29.6. Схемы включения двигателей постоянного тока при регули­ровании частоты вращения изменением напряжения в цепи якоря

Изменение напряжения в цепи якоря позволяет регулировать частоту вращения двигателя вниз от номинальной, так как напря­жение свыше номинального недопустимо. При необходимости регулировать частоту вращения вверх от номинальной можно вос­пользоваться изменением тока возбуждения двигателя.

Изменение направления вращения (реверс) двигателя, рабо­тающего по системе Г—Д, осуществляется изменением направле­ния тока в цепи возбуждения генератора Г переключателем П, т. е. переменой полярности напряжения на его зажимах. Если двигатель постоянного тока работает в условиях резко переменной на­грузки, то для смягчения колебаний мощности, потребляемой ПД из трехфазной сети, на вал ПД помещают маховик М, который за­пасает энергию в период уменьшения нагрузки на двигатель Д и отдает ее в период интенсивной нагрузки двигателя.

Регулирование частоты вращения изменением напряжения в цепи якоря обеспечивает плавное экономичное регулирование в широком диапазоне n_MAX/n_MIN ≥ 25 . Наибольшая частота вращения здесь ограничивается условиями коммутации, а наименьшая — условиями охлаждения двигателя.

Еще одним достоинством рассматриваемого способа регули­рования является то, что он допускает безреостатный пуск двига­теля при пониженном напряжении.

Как выполнить регулировку тока сварочного аппарата?

Диоды можно заменить на любые с аналогичными параметрами Д226, 1N4007 и т.д. С1 может быть в пределах 0,1-2uF, им устраняются рывки двигателя на малых оборотах. Конденсаторы с рабочим напряжением 250 вольт.

Необходимо авторизоваться, чтобы комментировать.

Большинство сварочных аппаратов, особенно самодельных, весьма далеки от совершенства. Предлагаем схему доводки самодельного сварочного аппарата из «переменки» в «постоянку» своими руками и вы сможете использовать электроды любого типа(см рис. 1).

Рис. 1 Схема сварочного аппарата с высокоэффективным индуктивно-емкостным фильтром, сглаживающим пульсации выпрямленного напряжения.

«Пройдемся» по схеме.

Дроссель L.

Сердечник для него взят из дросселя ламп городского освещения 1Н400Н37—110.

Содержание

Ток в обмотке якоря определяется разностью напряжения на зажимах двигателя и противоэлектродвижущей силы U — Е : чем меньше эта разность, тем меньше ток в цепи якоря; с увеличением скорости вращения ротора двигателя растет и противоэлектродвижущая сила, поэтому разность U — Е уменьшается.

То есть, его длина максимальная, значит, и сопротивление максимальное, при этом сила тока уменьшилась. Для уменьшения износа витков ползунок имеет скользящий контакт, часто выполняемый из графитного стержня либо колесика.

Металлические реостаты с масляным охлаждением обеспечивают увеличение теплоемкости и постоянной времени нагрева за счет большой теплоемкости и хорошей теплопроводности масла.

Устройство ползункового реостата Реостат имеет возможность работать в режиме потенциометра. На неподвижной рейке укреплены соединенные с резисторными элементами неподвижные контакты. Изменяя сопротивление прибора, а, точнее, проводника, можно регулировать величину силы тока и напряжения в сети.

Подключение возможно с помощью клемм, размещенных с обеих сторон трубки. В гидромеханизации, как и на многих других установках, до сего времени эксплуатируются выпускавшиеся ранее, а в настоящее время прекращенные производством маслонаполненные ящики резисторов сопротивлений типа ЯПМ и ящики с чугунными элементами типа ЯС. Поэтому, если Вы являетесь правообладателем исключительных прав на любой материал, предоставленный на ресурсе, то сообщите нам через контакты и мы моментально примем все действия для удаления Вашего материала. Тороидальный вид Реостат в виде тора меняет сопротивления практически не создавая разрыва в цепи.

Он включает в свой состав набор ламп накаливания, которые соединены параллельно. Подключение возможно с помощью клемм, размещенных с обеих сторон трубки. В металлах носителями заряда являются свободные электроны, в электролитах — анионы и катионы, а в ионизированных газах — электроны и ионы.

Отличительной особенностью является изменение параметров сети без разрыва цепи. Расчет представленной выше схемы, аналогичен расчету гасящего сопротивления.

Благодаря этому получается добиться снижения скачков электрического тока и динамических перегрузок, способных повредить как сам привод, так и подключенный к нему механизм. Такими материалами являются нихром сплав никеля и хрома , фехраль сплав железа, хрома и алюминия , константан сплав меди и никеля и другие. Резисторы обычно изготовляют из проволоки или ленты, материалом для которых служат сплавы металлов, обладающие высоким удельным сопротивлением константан, никелин, манганин, фехраль. Устройство ползункового реостата Реостат имеет возможность работать в режиме потенциометра.
✅⚡️Как сделать простой регулятор мощности — оборотов. «ШИМ регулятор» Simple PWM ⚡️✅

Жидкостные реостаты

Для регулирования скорости вращения электродвигателей мощностью в несколько тысяч киловатт необходимы реостаты, рассчитанные на большую, длительно рассеиваемую мощность (порядка 500 – 600 кВт).

Металлические реостаты с воздушным охлаждением получаются очень большими. Для переключения ступеней (резисторов) нужно применять мощные контакторы.

При мощностях свыше 3000 кВт имеет смысл использовать жидкостные реостаты. В таких устройствах резистивными элементами служит раствор электролита. Сопротивление такого реостата может меняться либо за счет изменения площади электродов, либо за счет изменения расстояния между электродами. Удельное сопротивление электролита зависит от температуры. Поэтому для стабильной работы жидкостного реостата необходимо следить за изменением температуры электролита и не допускать больших скачков.

Тепло от электролита отводится с помощью специальных труб-радиаторов, по которым протекает вода и забирает часть тепла электролита.