Знать основы трехфазного асинхронного двигателя переменного тока и его управления с помощью SVPWM

Попробуйте наш инструмент устранения неполадок





Некоторые из преимуществ, такие как низкая стоимость, прочная конструкция, менее сложная и простая в обслуживании двигатели переменного тока, приводят к тому, что многие промышленные операции выполняются с использованием Приводы переменного тока чем приводы постоянного тока. Асинхронный двигатель переменного тока - это особый тип электродвигателя, имеющий свои типовые характеристики и характеристики с точки зрения запуска, регулирования скорости, защиты и т. Д.

Асинхронный двигатель переменного тока

Асинхронный двигатель переменного тока



Производительность в широком диапазоне применения делает трехфазные асинхронные двигатели приходится 85 процентов установленной мощности промышленных приводных систем. Давайте обсудим основную информацию об этом двигателе и его специальной технике управления SVPWM.


Трехфазный асинхронный двигатель переменного тока

Трехфазный асинхронный двигатель переменного тока - это вращающаяся электрическая машина, предназначенная для работы от трехфазного источника питания. Этот трехфазный двигатель также называют асинхронным двигателем. Эти двигатели переменного тока бывают двух типов: асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и контактным кольцом . Принцип действия этого двигателя основан на создании вращающегося магнитного поля.



Конструкция трехфазного асинхронного двигателя

Эти трехфазные двигатели состоят из статора и ротора, между которыми отсутствует электрическое соединение. Эти статор и роторы сконструированы с использованием материалов сердечника с сильным магнитным полем для уменьшения гистерезиса и потерь на вихревые токи.

Конструкция трехфазного асинхронного двигателя

Конструкция трехфазного асинхронного двигателя

Рама статора может быть изготовлена ​​из чугуна, алюминия или стального проката. Рама статора обеспечивает необходимую механическую защиту и опору для многослойного сердечника статора, обмоток и других устройств вентиляции. Статор снабжен трехфазными обмотками, которые перекрываются друг с другом с фазовым сдвигом 120 градусов, вставленными в щелевые пластины. Шесть концов трех обмоток выведены и подключены к клеммной коробке, так что эти обмотки возбуждаются трехфазным сетевым питанием.

Эти обмотки изготовлены из медного провода, изолированного лаком, вставленного в изолированные ламели с прорезями. Пропитанный лак остается жестким при всех рабочих температурах. Эти обмотки обладают высоким сопротивлением изоляции и высокой стойкостью к соленой атмосфере, влаге, щелочным парам, маслам, жирам и т. Д. В зависимости от уровня напряжения эти обмотки подключаются к одному из двух соединения звездой или треугольником .


Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Ротор трехфазного асинхронного двигателя переменного тока отличается для асинхронных двигателей с контактным кольцом и с короткозамкнутым ротором. Ротор с контактным кольцом состоит из тяжелых алюминиевых или медных стержней, закороченных на обоих концах цилиндрического ротора. Вал асинхронного двигателя поддерживается двумя подшипниками на каждом конце, чтобы обеспечить свободное вращение внутри статора и уменьшить трение. Он состоит из стопки стальных пластин, равномерно расположенных пазов, пробитых по его окружности, в которые помещаются неизолированные тяжелые алюминиевые или медные шины.

Ротор с контактным кольцом состоит из трехфазных обмоток, которые на одном конце соединены звездой, а другие концы выведены наружу и соединены с контактными кольцами, установленными на валу ротора. А для развития высокого пускового момента эти обмотки соединяются с реостатом с помощью угольных щеток. Этот внешний резистор или реостат используется только в период запуска. Когда двигатель достигает нормальной скорости, щетки замыкаются накоротко, и ротор с обмоткой работает как ротор с короткозамкнутым ротором.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

  • Когда двигатель возбуждается трехфазным питанием, трехфазная обмотка статора создает вращающееся магнитное поле со 120 смещениями постоянной величины, которое вращается с синхронной скоростью. Это изменяющееся магнитное поле разрезает проводники ротора и индуцирует в них ток в соответствии с принципом законов электромагнитной индукции Фарадея. Поскольку эти проводники ротора закорочены, ток начинает течь через эти проводники.
  • При наличии магнитного поля статора проводники ротора размещаются, и поэтому, согласно принципу силы Лоренца, на проводник ротора действует механическая сила. Таким образом, вся сила проводников ротора, то есть сумма механических сил, создает крутящий момент в роторе, который стремится перемещать его в том же направлении, что и вращающееся магнитное поле.
  • Вращение проводника ротора также можно объяснить законом Ленца, который гласит, что индуцированные токи в роторе противодействуют причине его возникновения, здесь это противодействие - вращающееся магнитное поле. В результате ротор начинает вращаться в том же направлении, что и вращающееся магнитное поле статора. Если скорость ротора больше скорости статора, то в роторе не будет индуцироваться ток, поскольку причиной вращения ротора является относительная скорость магнитных полей ротора и статора. Эта разность полей статора и ротора называется скольжением. Вот так трехфазный двигатель называют асинхронной машиной из-за этой относительной разницы скоростей между статором и роторами.
  • Как мы обсуждали выше, относительная скорость между полем статора и проводниками ротора вызывает вращение ротора в определенном направлении. Следовательно, для обеспечения вращения скорость Nr ротора всегда должна быть меньше, чем скорость Ns поля статора, а разница между этими двумя параметрами зависит от нагрузки на двигатель.

Разница в скорости или скольжение асинхронного двигателя переменного тока определяется как

  • Когда статор неподвижен, Nr = 0, поэтому скольжение становится равным 1 или 100%.
  • Когда Nr находится на синхронной скорости, скольжение становится равным нулю, поэтому двигатель никогда не работает с синхронной скоростью.
  • Скольжение трехфазного асинхронного двигателя от холостого хода до полной нагрузки составляет от 0,1% до 3%, поэтому асинхронные двигатели называются двигателями с постоянной скоростью.

SVPWM Управление трехфазным асинхронным двигателем

Чаще всего для управления асинхронными двигателями используются инверторные приводы с ШИМ. По сравнению с приводами с фиксированной частотой эти ШИМ управление погружениями как величину напряжения, так и частоту тока, а также напряжение, приложенное к асинхронному двигателю. Путем изменения сигналов ШИМ, подаваемых на затворы переключателя мощности, количество мощности, выдаваемой этими приводами, также изменяется, так что достигается управление скоростью трехфазного асинхронного двигателя.

SVPWM Управление трехфазным асинхронным двигателем от Edgefxkits.com

SVPWM Управление трехфазным асинхронным двигателем от Edgefxkits.com

Ряд схем широтно-импульсной модуляции (ШИМ) используется для управления трехфазными двигателями. Но наиболее широко используются синусоидальная ШИМ (SPWM) и пространственно-векторная ШИМ (SVPWM). По сравнению с SPWM, управление SVPWM дает более высокий уровень основного напряжения и пониженное содержание гармоник. Здесь мы представили практическую реализацию этого элемента управления SVPWM с использованием 8051 микроконтроллеры .

В приведенной ниже схеме трехуровневый инвертор напряжения используется для получения трех выходных напряжений, зависящих от напряжения шины постоянного тока. Однофазное питание выпрямляется для подачи питания постоянного тока как на схему микроконтроллера, так и на схемы инвертора. 8051 Микроконтроллер запрограммирован на формирование сигналов SVPWM, которые подаются на ИС драйвера затвора.

Блок-схема управления трехфазным асинхронным двигателем SVPWM от Edgefxkits.com

Блок-схема управления трехфазным асинхронным двигателем SVPWM от Edgefxkits.com

Схема инвертора состоит из шести полевых МОП-транзисторов для обеспечения переменного трехфазного питания, для каждой фазы используются два полевых МОП-транзистора. Эти затворы MOSFET подключены к IC драйвера затвора. При приеме сигналов ШИМ от микроконтроллера драйвер затвора переключает МОП-транзисторы так что создается переменное выходное напряжение переменного тока. Следовательно, эта переменная переменный ток при изменении напряжения и частоты меняется скорость мотора .

Это основная информация об асинхронном двигателе переменного тока, его конструкции и принципах работы. В дополнение к этому, метод SVPWM для управления скоростью двигателя имеет много преимуществ по сравнению с другими методами PWM, как мы видели выше. Если у вас есть сомнения насчет микроконтроллер программирования для реализации в нем техники SVPWM вы можете связаться с нами, оставив комментарий ниже.

Фото:

  • Асинхронный двигатель переменного тока от Викимедиа
  • Конструкция трехфазного асинхронного двигателя электронный дизайн
  • Асинхронные двигатели с контактным кольцом и с короткозамкнутым ротором от tpub
  • Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя от blogspot