ثلاث مراحل للتحكم في المحرك ، طرق التحكم في سرعة المحرك

يمكن أن يكون التحكم في المحركات غير المتزامنة إما حدوديًا ، أي عن طريق تغيير معلمات دوائر الماكينة ، أو بواسطة محول منفصل.

تحكم حدودي

يعتمد الانزلاق الحرج بشكل ضعيف على المقاومة النشطة لدائرة الجزء الثابت. عندما يتم إدخال مقاومة إضافية في الدائرة الثابتة ، تنخفض القيمة قليلاً. قد يتم تقليل عزم الدوران الأقصى بشكل كبير. نتيجة لذلك ، ستأخذ الخاصية الميكانيكية الشكل الموضح في الشكل. 1.

أرز. 1. الخصائص الميكانيكية للمحرك غير المتزامن عند تغيير معلمات الدائرة الابتدائية والثانوية: 1 - طبيعي ، 2 و 3 - مع إدخال مقاومة نشطة واستقرائية إضافية في الدائرة الثابتة

بمقارنتها مع الخصائص الطبيعية للمحرك ، يمكننا أن نستنتج أن إدخال مقاومة إضافية في الدائرة الثابتة له تأثير ضئيل على السرعة. في عزم الدوران الثابت الثابت ، ستنخفض السرعة قليلاً.لذلك ، فإن طريقة التحكم في المعدل هذه غير فعالة ولا يتم استخدامها في هذا الإصدار الأبسط.

إن إدخال المقاومة الاستقرائية في دارة الجزء الثابت غير فعال أيضًا. سينخفض ​​الانزلاق الحرج أيضًا بشكل طفيف ، وسيقل عزم دوران المحرك بشكل كبير بسبب زيادة السحب. تظهر الخاصية الميكانيكية المقابلة في نفس الشكل. 1.

في بعض الأحيان يتم إدخال مقاومة إضافية في دائرة الجزء الثابت للحد من تدفق التيارات... في هذه الحالة ، تُستخدم الخناقات عادةً كمقاومة حثيّة إضافية ، وتستخدم الثايرستور كمقاومة نشطة (الشكل 2).

أرز. 2. بما في ذلك الثايرستور في الدائرة الثابتة

ومع ذلك ، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن هذا يقلل بشكل كبير ليس فقط من الأهمية ، ولكن أيضًا عزم دوران المحرك (في c = 1) ، مما يعني أن البدء في ظل هذه الظروف ممكن فقط بلحظة ثابتة صغيرة. إن إدخال مقاومة إضافية في الدائرة الدوارة هو ، بالطبع ، ممكن فقط لمحرك الجرح الدوار.

المقاومة الحثية الإضافية في الدائرة الدوارة لها نفس التأثير على سرعة المحرك كما هو الحال عند إدخالها في دائرة الجزء الثابت.

من الناحية العملية ، يعد استخدام المقاومة الاستقرائية في الدائرة الدوارة أمرًا صعبًا للغاية نظرًا لحقيقة أنه يجب أن تعمل بتردد متغير - من 50 هرتز إلى عدة هرتز وأحيانًا أجزاء من هرتز. في ظل هذه الظروف ، من الصعب جدًا إنشاء خنق.

عند التردد المنخفض ، ستؤثر المقاومة النشطة للمحث بشكل أساسي. بناءً على الاعتبارات المذكورة أعلاه ، لا يتم استخدام المقاومة الاستقرائية في الدائرة الدوارة أبدًا للتحكم في السرعة.

الطريقة الأكثر فعالية للتحكم في السرعة هي إدخال مقاومة نشطة إضافية في الدائرة الدوارة. هذا يعطينا مجموعة من الخصائص مع أقصى عزم دوران ثابت. تُستخدم هذه الخصائص للحد من التيار والحفاظ على عزم دوران ثابت ، ويمكن أيضًا استخدامها للتحكم في السرعة.

في التين. يوضح الشكل 3 كيف عن طريق تغيير r2 ، أي إدخال rext ، من الممكن في بعض اللحظات الثابتة تغيير السرعة على نطاق واسع - من الاسمية إلى الصفر. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، من الممكن ضبط السرعة فقط لقيم كبيرة بما يكفي للعزم الثابت.

أرز. 3. الخصائص الميكانيكية للمحرك غير المتزامن مع إدخال مقاومة إضافية في الدائرة الدوارة

عند القيم المنخفضة لـ (Mo) في وضع شبه الخمول ، يتم تقليل نطاق التحكم في السرعة بشكل كبير ويجب إدخال مقاومات إضافية كبيرة جدًا لتقليل السرعة بشكل ملحوظ.

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه عند التشغيل بسرعات منخفضة وعزم دوران ثابت عالي ، لن يكون ثبات السرعة كافياً ، لأنه بسبب الانحدار الشديد للخصائص ، فإن التقلبات الطفيفة في عزم الدوران ستؤدي إلى تغييرات كبيرة في السرعة.

في بعض الأحيان ، من أجل توفير تسريع للمحرك دون إزالة متتالية لأجزاء مقاومة مقاومة متغيرة ، يتم توصيل ريوستات وملف استقرائي بالتوازي مع حلقات الدوار (الشكل 4).

أرز. 4. اتصال متوازي للمقاومة النشطة والاستقرائية الإضافية في الدائرة الدوارة للمحرك غير المتزامن

في اللحظة الأولى للبدء ، عندما يكون تردد التيار في الدوار مرتفعًا ، يتم إغلاق التيار بشكل أساسي من خلال مقاومة متغيرة ، أيمن خلال مقاومة كبيرة توفر عزم دوران مرتفع بدرجة كافية. مع انخفاض التردد ، تقل المقاومة الحثية ويبدأ التيار في الإغلاق من خلال الحث أيضًا.

عندما يتم الوصول إلى سرعات التشغيل ، عندما يكون الانزلاق صغيرًا ، يتدفق التيار بشكل أساسي عبر المحرِّض ، الذي يتم تحديد مقاومته عند التردد المنخفض بواسطة المقاومة الكهربائية للملف rrev. وهكذا ، عند بدء التشغيل ، تتغير المقاومة الخارجية للدائرة الثانوية تلقائيًا من rreost إلى roro ، ويحدث التسارع عند عزم دوران ثابت عمليًا.

يرتبط التحكم البارامترية بشكل طبيعي بفقد كبير للطاقة. الطاقة الانزلاقية ، والتي في شكل طاقة كهرومغناطيسية تنتقل عبر الفجوة من الجزء الثابت إلى الدوار ويتم تحويلها عادةً إلى طاقة ميكانيكية ، مع مقاومة كبيرة للدائرة الثانوية ، تذهب أساسًا لتسخين هذه المقاومة ، وعند s = 1 سيتم استهلاك كل الطاقة المنقولة من الجزء الثابت إلى الجزء المتحرك في المتغيرات المتغيرة للدائرة الثانوية (الشكل 5).

أرز. 5. الخسائر في الدائرة الثانوية عند ضبط سرعة محرك غير متزامن عن طريق إدخال مقاومة إضافية في دائرة الدوار: I - منطقة القدرة المفيدة المنقولة إلى عمود المحرك ، II - منطقة الخسائر في مقاومات الدائرة الثانوية

لذلك ، يتم استخدام التحكم المعياري بشكل أساسي لتقليل السرعة على المدى القصير في سياق العملية التكنولوجية التي تقوم بها آلة العمل.فقط في الحالات التي يتم فيها دمج عمليات تنظيم السرعة مع بدء تشغيل آلة العمل وإيقافها ، على سبيل المثال في تركيبات الرفع ، يتم استخدام التحكم المعياري مع إدخال مقاومة إضافية في الدائرة الدوارة كوسيلة رئيسية للتحكم في السرعة.

تنظيم السرعة بتغيير الجهد المطبق على الجزء الثابت

عند ضبط سرعة المحرك التعريفي عن طريق تغيير الجهد ، يظل شكل الخاصية الميكانيكية دون تغيير ، وتنخفض اللحظات بما يتناسب مع مربع الجهد. الخصائص الميكانيكية عند الضغوط المختلفة موضحة في الشكل. 6. كما ترى ، في حالة استخدام المحركات التقليدية ، فإن نطاق التحكم في السرعة محدود للغاية.

أرز. 6 ... تنظيم سرعة المحرك التعريفي عن طريق تغيير الجهد في دائرة الجزء الثابت

يمكن تحقيق نطاق أوسع قليلاً باستخدام محرك عالي الانزلاق. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، تكون الخصائص الميكانيكية شديدة الانحدار (الشكل 7) ولا يمكن تحقيق التشغيل المستقر للمحرك إلا باستخدام نظام مغلق يوفر ثباتًا للسرعة.

عندما يتغير عزم الدوران الساكن ، يحافظ نظام التحكم على مستوى سرعة معين ويحدث الانتقال من خاصية ميكانيكية إلى أخرى ، ونتيجة لذلك ، تستمر العملية بالخصائص الموضحة بالخطوط المتقطعة.

أرز. 7. الخصائص الميكانيكية عند ضبط جهد الجزء الثابت في نظام مغلق

عندما يكون محرك الأقراص محملاً بشكل زائد ، يصل المحرك إلى الخاصية الحدية المقابلة لأقصى جهد ممكن يوفره المحول ، ومع زيادة الحمل بشكل أكبر ، ستنخفض السرعة وفقًا لهذه الخاصية. عند التحميل المنخفض ، إذا لم يتمكن المحول من تقليل الجهد إلى الصفر ، فستكون هناك زيادة في السرعة وفقًا لخاصية التيار المتردد.

عادة ما تستخدم المضخمات المغناطيسية أو محولات الثايرستور كمصدر للتحكم في الجهد. في حالة استخدام محول الثايرستور (الشكل 8) ، يعمل الأخير عادة في وضع النبض. في هذه الحالة ، يتم الحفاظ على متوسط ​​جهد معين عند أطراف الجزء الثابت للمحرك التعريفي ، وهو أمر ضروري لضمان سرعة معينة.

أرز. 8. مخطط التحكم في سرعة النبض للمحرك التعريفي

لتنظيم الجهد عند أطراف الجزء الثابت للمحرك ، قد يبدو من الممكن استخدام محول أو محول ذاتي مع ملفات مقطعية. ومع ذلك ، فإن استخدام كتل المحولات المنفصلة يرتبط بتكاليف عالية جدًا ولا يوفر الجودة اللازمة للتنظيم ، لأنه في هذه الحالة يكون التغيير التدريجي للجهد ممكنًا ، ومن المستحيل عمليا إدخال جهاز تبديل القسم في نظام آلي. تستخدم المحولات الآلية أحيانًا للحد من تيارات الاندفاع للمحركات القوية.

التحكم في السرعة عن طريق تبديل أقسام لف الجزء الثابت إلى عدد مختلف من أزواج القطب

هناك عدد من آليات الإنتاج التي يجب أن تعمل أثناء العملية التكنولوجية بمستويات سرعة مختلفة ، بينما لا توجد حاجة للتنظيم السلس ، ولكن يكفي أن يكون لديك محرك أقراص به سرعة متدرجة ومنفصلة. تشمل هذه الآليات بعض آلات تشغيل المعادن والنجارة والمصاعد وما إلى ذلك.

يمكن تحقيق عدد محدود من سرعات الدوران الثابتة محركات قفص السنجاب متعددة السرعات، حيث يتحول لف الجزء الثابت إلى عدد مختلف من أزواج القطب. تشكل خلية السنجاب لمحرك خلية السنجاب تلقائيًا عدد الأقطاب المساوية لعدد أقطاب الجزء الثابت.

يتم استخدام تصميمين للمحرك: مع لفات متعددة في كل فتحة للجزء الثابت ، ومع ملف واحد يتم تبديل أقسامه لإنتاج عدد مختلف من أزواج الأعمدة.

تعد المحركات متعددة السرعات المزودة بعدة لفات ثابتة للجزء الثابت أدنى من المحركات متعددة السرعات أحادية اللف من الناحية الفنية والاقتصادية. في المحركات متعددة اللفات ، يتم استخدام لف الجزء الثابت بشكل غير فعال ، وملء فتحة الجزء الثابت غير كافية ، والكفاءة و cosφ أقل من الأمثل. لذلك ، يتم الحصول على التوزيع الرئيسي من محركات متعددة السرعات أحادية اللف مع تبديل اللفات على عدد مختلف من أزواج الأقطاب.

عند تبديل الأقسام ، يتغير توزيع MDS في تجويف الجزء الثابت. نتيجة لذلك ، تتغير سرعة دوران MDS أيضًا ، وبالتالي التدفق المغناطيسي. أسهل طريقة هي تبديل أزواج الأعمدة بنسبة 1: 2. في هذه الحالة ، يتم عمل لفات كل مرحلة على شكل قسمين.يتيح لك تغيير اتجاه التيار في أحد الأقسام خفض عدد أزواج الأقطاب إلى النصف.

ضع في اعتبارك دوائر لف الجزء الثابت للمحرك ، والتي يتم تبديل أقسامها إلى ثمانية وأربعة أقطاب. في التين. يوضح الشكل 9 ملفًا أحادي الطور للبساطة. عندما يتم توصيل قسمين في سلسلة ، أي عندما يتم توصيل نهاية القسم الأول K1 ببداية H2 الثاني ، نحصل على ثمانية أقطاب (الشكل 9 ، أ).

إذا قمنا بتغيير اتجاه التيار في القسم الثاني إلى الاتجاه المعاكس ، فسيتم تقليل عدد الأقطاب التي شكلها الملف بمقدار النصف وسيساوي أربعة (الشكل 9 ، ب). يمكن تغيير اتجاه التيار في القسم الثاني عن طريق نقل العبور من المحطات K1 ، H2 إلى المحطات K1 ، K2. أيضًا ، يمكن الحصول على أربعة أقطاب عن طريق توصيل المقاطع بالتوازي (الشكل 9 ، ج).

أرز. 9. تبديل أقسام لف الجزء الثابت إلى عدد مختلف من أزواج القطب

الخصائص الميكانيكية للمحرك ذي السرعتين مع لفات الجزء الثابت بتبديل موضحة في الشكل. عشرة.

أرز. 10. الخصائص الميكانيكية للمحرك الحثي عند تبديل لف الجزء الثابت لعدد مختلف من أزواج القطب

عند التبديل من المخطط a إلى المخطط b (الشكل 9) ، يتم الحفاظ على قدرة المحرك الثابتة عند كلا مستويي السرعة (الشكل 10 ، أ). عند استخدام خيار النقل الثاني ، يمكن للمحرك تطوير نفس عزم الدوران. من الممكن تبديل أقسام لف الجزء الثابت ، مما يوفر نسبة سرعة ليس فقط 1: 2 ، ولكن أيضًا. بالإضافة إلى المحركات ذات السرعتين ، تنتج الصناعة أيضًا محركات بثلاث وأربع سرعات.

التحكم في التردد للمحركات ثلاثية الطور

على النحو التالي مما سبق ، فإن تنظيم سرعة المحرك التعريفي صعب للغاية. لا يمكن التحكم في السرعة المتغيرة بلا حدود على نطاق واسع مع الحفاظ على صلابة كافية للخصائص إلا من خلال التحكم الجزئي. من خلال تغيير تردد تيار الإمداد وبالتالي سرعة دوران المجال المغناطيسي ، من الممكن ضبط سرعة دوران دوار المحرك.

ومع ذلك ، للتحكم في التردد في التثبيت ، هناك حاجة إلى محول تردد ، والذي يمكنه تحويل تيار تردد ثابت لشبكة الإمداد بمقدار 50 هرتز إلى تيار تردد متغير يتنوع بسلاسة على نطاق واسع.

في البداية ، كانت هناك محاولات لاستخدام المحولات على الآلات الكهربائية. ومع ذلك ، للحصول على تيار تردد متغير من مولد متزامن ، من الضروري تدوير دواره بسرعة متغيرة. في هذه الحالة ، يتم تعيين مهام تنظيم سرعة المحرك قيد التشغيل للمحرك الذي يقود المولد المتزامن في الدوران.

مولد المجمع ، الذي يمكن أن يولد تيارًا متغير التردد بسرعة دوران ثابتة ، لم يسمح أيضًا بحل المشكلة ، لأنه ، أولاً ، هناك حاجة إلى تيار متغير التردد لإثارته ، وثانيًا ، مثل جميع آلات تجميع التيار المتردد ، تنشأ صعوبات كبيرة ، مما يضمن التبديل العادي للمجمع.

في الممارسة العملية ، بدأ التحكم في التردد في التطور مع ظهور أجهزة أشباه الموصلات... في الوقت نفسه ، اتضح أنه من الممكن إنشاء محولات تردد للتحكم في كل من محطات الطاقة والمحركات التنفيذية في أنظمة المؤازرة ومحركات المؤازرة.

إلى جانب تعقيد تصميم محول التردد ، هناك أيضًا حاجة للتحكم في كميتين في وقت واحد - التردد والجهد. عندما ينخفض ​​التردد لتقليل السرعة ، لا يمكن الحفاظ على توازن الجهد الكهرومغناطيسي والشبكة إلا عن طريق زيادة التدفق المغناطيسي للمحرك. في هذه الحالة ، سوف تتشبع الدائرة المغناطيسية ويزداد تيار الجزء الثابت بشكل مكثف وفقًا لقانون غير خطي. نتيجة لذلك ، فإن تشغيل المحرك التعريفي في وضع التحكم في التردد بجهد ثابت أمر مستحيل.

من خلال تقليل التردد ، من أجل الحفاظ على التدفق المغناطيسي دون تغيير ، من الضروري تقليل مستوى الجهد في نفس الوقت. وبالتالي ، في التحكم في التردد ، يجب استخدام قناتين للتحكم: التردد والجهد.

أرز. 11. الخصائص الميكانيكية للمحرك الحثي عند تزويده بجهد تردد متحكم فيه وتدفق مغناطيسي ثابت

عادة ما يتم بناء أنظمة التحكم في التردد على شكل أنظمة حلقة مغلقة ويتم تقديم مزيد من المعلومات عنها هنا: تنظيم التردد لمحرك غير متزامن