Μάθετε τα βασικά του κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων AC και του ελέγχου του χρησιμοποιώντας SVPWM

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Μερικά από τα πλεονεκτήματα, όπως χαμηλού κόστους, ανθεκτικός σχεδιασμός λιγότερο περίπλοκος και εύκολος στη συντήρηση κινητήρες AC, έχει ως αποτέλεσμα πολλές από τις βιομηχανικές εργασίες να εκτελούνται με τη χρήση Μονάδες AC από τις μονάδες DC. Ο επαγωγικός κινητήρας AC είναι ένας ειδικός τύπος ηλεκτρικού κινητήρα που έχει τα δικά του χαρακτηριστικά χαρακτηριστικά και επιδόσεις όσον αφορά την εκκίνηση, τον έλεγχο της ταχύτητας, τις προστασίες κ.ο.κ.

Κινητήρας επαγωγής AC

Κινητήρας επαγωγής AC



Η απόδοση σε ένα ευρύ φάσμα Οι εφαρμογές κάνουν τριφασικούς επαγωγικούς κινητήρες ευθύνεται για το 85 τοις εκατό της εγκατεστημένης χωρητικότητας των βιομηχανικών συστημάτων οδήγησης. Ας συζητήσουμε για βασικές πληροφορίες σχετικά με αυτόν τον κινητήρα και την ειδική τεχνική ελέγχου του SVPWM.


Τριφασικός κινητήρας επαγωγής AC

Ο τριφασικός κινητήρας επαγωγής AC είναι μια περιστρεφόμενη ηλεκτρική μηχανή που έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί σε τριφασική τροφοδοσία. Αυτός ο τριφασικός κινητήρας ονομάζεται επίσης ασύγχρονος κινητήρας. Αυτοί οι κινητήρες AC είναι δύο τύπων: Κινητήρες επαγωγής τύπου σκίουρου και δακτυλίου ολίσθησης . Η αρχή λειτουργίας αυτού του κινητήρα βασίζεται στην παραγωγή ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου.



Κατασκευή κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων

Αυτοί οι τριφασικοί κινητήρες αποτελούνται από στάτορα και ρότορα και μεταξύ των οποίων δεν υπάρχει ηλεκτρική σύνδεση. Αυτοί οι στάτορες και οι ρότορες κατασκευάζονται με τη χρήση υλικών υψηλού μαγνητικού πυρήνα προκειμένου να μειωθούν οι απώλειες υστέρησης και νεφρού ρεύματος.

Κατασκευή κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων

Κατασκευή κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων

Το πλαίσιο του στάτορα μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας χυτοσίδηρο, αλουμίνιο ή έλασης. Το πλαίσιο του στάτορα παρέχει την απαραίτητη μηχανική προστασία και υποστήριξη για τον πυρήνα με στρώματα στάτη, περιελίξεις και άλλες ρυθμίσεις για εξαερισμό. Ο στάτορας τυλίγεται με τριφασικές περιελίξεις που αλληλεπικαλύπτονται μεταξύ τους σε μετατόπιση φάσης 120 μοιρών τοποθετημένη σε ελασματοποιημένες σχισμές. Τα έξι άκρα των τριών περιελίξεων βγαίνουν έξω και συνδέονται με το κουτί τερματικού έτσι ώστε αυτές οι περιελίξεις να διεγείρονται από την τριφασική κύρια τροφοδοσία.

Αυτές οι περιελίξεις είναι από χάλκινο σύρμα μονωμένο με βερνίκι τοποθετημένο σε μονωμένες σχισμές. Σε όλες τις θερμοκρασίες εργασίας, αυτό το εμποτισμένο βερνίκι παραμένει άκαμπτο. Αυτές οι περιελίξεις έχουν υψηλή αντοχή στη μόνωση και υψηλή αντίσταση στην αλατούχα ατμόσφαιρα, την υγρασία, τους αλκαλικούς καπνούς, το λάδι και το γράσο κ.λπ. Ό, τι ταιριάζει στο επίπεδο τάσης, αυτές οι περιελίξεις συνδέονται και στις δύο συνδέσεις με αστέρια ή δέλτα .


Κινητήρας επαγωγής κλουβιού σκίουρου

Κινητήρας επαγωγής κλουβιού σκίουρου

Ο ρότορας του τριφασικού κινητήρα επαγωγής AC είναι διαφορετικός για τους κινητήρες επαγωγής δακτυλίου ολίσθησης και σκίουρου. Ο ρότορας τύπου ολίσθησης αποτελείται από βαριές ράβδους αλουμινίου ή χαλκού που είναι βραχυκυκλωμένες και στα δύο άκρα του κυλινδρικού ρότορα. Ο άξονας του επαγωγικού κινητήρα στηρίζεται σε δύο ρουλεμάν σε κάθε άκρο για να εξασφαλιστεί η ελεύθερη περιστροφή εντός του στάτη και να μειωθεί η τριβή. Αποτελείται από μια στοίβα από χαλύβδινες στρώσεις ομοιόμορφα τοποθετημένες σχισμές που τρυπιούνται γύρω από την περιφέρεια στην οποία τοποθετούνται μη μονωμένες βαριές ράβδους αλουμινίου ή χαλκού.

Ένας ρότορας τύπου δακτυλίου ολίσθησης αποτελείται από τριφασικές περιελίξεις που έχουν αστέρι εσωτερικά στο ένα άκρο και τα άλλα άκρα φέρονται έξω και συνδέονται με τους δακτυλίους ολίσθησης που είναι τοποθετημένοι στον άξονα του ρότορα. Και για την ανάπτυξη ροπής υψηλής εκκίνησης, αυτές οι περιελίξεις συνδέονται με ρεοστάτη με τη βοήθεια καρβουνών. Αυτή η εξωτερική αντίσταση ή ρεοστάτης χρησιμοποιείται μόνο στην περίοδο έναρξης. Μόλις ο κινητήρας επιτύχει την κανονική ταχύτητα, οι βούρτσες βραχυκυκλώνονται και ο ρότορας πληγής λειτουργεί ως ρότορας κλωβού σκίουρου.

Αρχή λειτουργίας κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων

Αρχή λειτουργίας κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων

Αρχή λειτουργίας κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων

  • Όταν ο κινητήρας διεγείρεται με τριφασική τροφοδοσία, η τριφασική περιέλιξη στάτορα παράγει ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο με 120 μετατοπίσεις σε σταθερό μέγεθος που περιστρέφεται με σύγχρονη ταχύτητα. Αυτό το μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο κόβει τους αγωγούς του ρότορα και προκαλεί ρεύμα σε αυτούς σύμφωνα με την αρχή των νόμων της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του Faraday. Καθώς αυτοί οι αγωγοί ρότορα είναι βραχυκυκλωμένοι, το ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσω αυτών των αγωγών.
  • Παρουσία του μαγνητικού πεδίου του στάτορα, τοποθετούνται αγωγοί ρότορα και επομένως, σύμφωνα με την αρχή της δύναμης Lorenz, μια μηχανική δύναμη δρα στον αγωγό του ρότορα. Έτσι, όλη η δύναμη των αγωγών του ρότορα, δηλαδή, το άθροισμα των μηχανικών δυνάμεων παράγει ροπή στον ρότορα που τείνει να το κινεί στην ίδια κατεύθυνση του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου.
  • Η περιστροφή αυτού του αγωγού του ρότορα μπορεί επίσης να εξηγηθεί από το νόμο του Lenz που λέει ότι τα επαγόμενα ρεύματα στο ρότορα αντιτίθενται στην αιτία της παραγωγής του, εδώ αυτή η αντίθεση περιστρέφεται μαγνητικό πεδίο. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ο ρότορας να αρχίζει να περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση του περιστροφικού μαγνητικού πεδίου του στάτορα. Εάν η ταχύτητα του ρότορα είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του στάτορα, τότε δεν θα προκληθεί ρεύμα στο ρότορα, επειδή ο λόγος περιστροφής του ρότορα είναι η σχετική ταχύτητα των μαγνητικών πεδίων του ρότορα και του στάτορα. Αυτή η διαφορά πεδίου στάτορα και ρότορα ονομάζεται ολίσθηση. Έτσι ο τριφασικός κινητήρας ονομάζεται ασύγχρονη μηχανή λόγω αυτής της σχετικής διαφοράς ταχύτητας μεταξύ του στάτορα και των ρότορων.
  • Όπως συζητήσαμε παραπάνω, η σχετική ταχύτητα μεταξύ του πεδίου στάτορα και των αγωγών του ρότορα προκαλεί την περιστροφή του ρότορα σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. Ως εκ τούτου, για την παραγωγή της περιστροφής, η ταχύτητα του ρότορα Nr πρέπει πάντα να είναι μικρότερη από την ταχύτητα του πεδίου στάτορα Ns, και η διαφορά μεταξύ αυτών των δύο παραμέτρων εξαρτάται από το φορτίο του κινητήρα.

Η διαφορά ταχύτητας ή ολίσθησης του κινητήρα επαγωγής AC δίνεται ως

  • Όταν ο στάτης είναι ακίνητος, Nr = 0 έτσι η ολίσθηση γίνεται 1 ή 100%.
  • Όταν το Nr είναι σε σύγχρονη ταχύτητα, η ολίσθηση γίνεται μηδέν, οπότε ο κινητήρας δεν λειτουργεί ποτέ με σύγχρονη ταχύτητα.
  • Η ολίσθηση στον τριφασικό κινητήρα επαγωγής από χωρίς φορτίο σε πλήρες φορτίο είναι περίπου 0,1% έως 3% γι 'αυτό και οι επαγωγικοί κινητήρες ονομάζονται κινητήρες σταθερής ταχύτητας.

Έλεγχος SVPWM κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων

Συνήθως για τον έλεγχο των επαγωγικών κινητήρων, χρησιμοποιούνται μονάδες με βάση μετατροπείς PWM. Σε σύγκριση με τις μονάδες σταθερής συχνότητας, αυτές PWM καταδύσεις ελέγχου τόσο το μέγεθος της τάσης όσο και η συχνότητα του ρεύματος καθώς και η τάση που εφαρμόζεται στον επαγωγικό κινητήρα. Αλλάζοντας τα σήματα PWM που εφαρμόζονται στις πύλες του διακόπτη ισχύος, η ποσότητα ισχύος που παρέχεται από αυτές τις μονάδες μεταβάλλεται επίσης έτσι ώστε να επιτυγχάνεται ο τριφασικός επαγωγικός έλεγχος ταχύτητας κινητήρα.

Έλεγχος SVPWM κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων από το Edgefxkits.com

Έλεγχος SVPWM κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων από το Edgefxkits.com

Ένας αριθμός σχημάτων διαμόρφωσης πλάτους παλμού (PWM) χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο τριφασικών κινητήρων. Αλλά χρησιμοποιούνται ευρύτερα το Sine PWM (SPWM) και ο διαστημικός φορέας PWM (SVPWM). Σε σύγκριση με το SPWM, ο έλεγχος SVPWM δίνει υψηλότερο επίπεδο θεμελιώδους τάσης και μειωμένο αρμονικό περιεχόμενο. Εδώ έχουμε δώσει μια πρακτική εφαρμογή αυτού του ελέγχου SVPWM χρησιμοποιώντας 8051 μικροελεγκτές .

Στο παρακάτω κύκλωμα, ένας μετατροπέας τάσης τριών επιπέδων χρησιμοποιείται για τη λήψη τριών τάσεων εξόδου εξαρτάται από την τάση διαύλου DC. Η μονοφασική τροφοδοσία διορθώνεται για την παροχή ισχύος DC σε κύκλωμα μικροελεγκτή και κυκλώματα μετατροπέα. 8051 Ο μικροελεγκτής προγραμματίζεται για την παραγωγή σημάτων SVPWM που δίδονται στο IC του οδηγού πύλης.

Μπλοκ διάγραμμα ελέγχου SVPWM κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων από το Edgefxkits.com

Μπλοκ διάγραμμα ελέγχου SVPWM κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων από το Edgefxkits.com

Το κύκλωμα μετατροπέα περιλαμβάνει έξι MOSFET για την παραγωγή μεταβλητής τριφασικής τροφοδοσίας, για κάθε φάση που αναπτύσσονται δύο MOSFET. Αυτές οι πύλες MOSFET συνδέονται στο IC του προγράμματος οδήγησης πύλης. Κατά τη λήψη των σημάτων PWM από τους διακόπτες προγράμματος οδήγησης πύλης μικροελεγκτή τα MOSFET έτσι ώστε να παράγεται η μεταβλητή τάση εξόδου AC. Επομένως, αυτή η μεταβλητή AC με μεταβολή στην τάση και τη συχνότητα ποικίλλει την ταχύτητα του κινητήρα .

Αυτές είναι βασικές πληροφορίες σχετικά με τον επαγωγικό κινητήρα AC με την αρχή κατασκευής και λειτουργίας. Εκτός από αυτό, η τεχνική SVPWM για τον έλεγχο της ταχύτητας του κινητήρα έχει πολλά πλεονεκτήματα από άλλες τεχνικές PWM όπως είδαμε παραπάνω. Εάν έχετε αμφιβολίες σχετικά με ο μικροελεγκτής προγραμματισμού για την εφαρμογή της τεχνικής SVPWM σε αυτήν, μπορείτε να επικοινωνήσετε μαζί μας σχολιάζοντας παρακάτω.

Φωτογραφικές μονάδες:

  • Κινητήρας επαγωγής AC από wikimedia
  • Κατασκευή κινητήρα επαγωγής 3 φάσεων από ηλεκτρονικός σχεδιασμός
  • Κινητήρες επαγωγής Slip-ring και Squirrel-cage από tpub
  • Αρχή λειτουργίας του τριφασικού επαγωγικού κινητήρα από blogspot