Princip činnosti střídavých motorů

Střídavý motor je zařízení, které přeměňuje elektrickou energii ze střídavého proudu na mechanickou energii. Primárně se skládá z elektromagnetického vinutí nebo distribuovaného vinutí statoru používaného ke generování magnetického pole spolu s rotující kotvou nebo rotorem. Motor funguje na principu, že cívka s proudem-vyvíjí sílu v magnetickém poli, což způsobuje její otáčení. Střídavé motory jsou rozděleny do dvou typů: synchronní střídavé motory a indukční motory [1].

Vinutí statoru tří{0}}fázového střídavého motoru jsou v podstatě tři cívky rozmístěné o 120 stupňů, zapojené do trojúhelníku nebo hvězdy. Když je aplikován třífázový proud, v každé cívce se generuje magnetické pole a kombinace těchto tří polí vytváří rotující magnetické pole.

Střídavé motory se skládají ze statoru a rotoru a dělí se na dva typy: synchronní střídavé motory a indukční motory. Oba typy motorů generují točivé magnetické pole průchodem střídavého proudu statorovým vinutím, ale rotorové vinutí synchronních střídavých motorů obvykle vyžaduje přívod stejnosměrného proudu (budícího proudu) z budiče; Indukční motory na druhé straně nevyžadují, aby proud procházel vinutím rotoru.

Statorové vinutí třífázového motoru na střídavý proud se v podstatě skládá ze tří cívek, které jsou od sebe vzdáleny 120 stupňů a jsou zapojené do trojúhelníkového nebo hvězdicového tvaru. Když je aplikován třífázový proud, v každé cívce se generuje magnetické pole a tato tři magnetická pole se spojí a vytvoří rotující magnetické pole. Proud dokončí úplnou vibraci a rotující magnetické pole se otočí přesně jednou. Proto je počet otáček rotujícího magnetického pole za minutu N=60f. Ve vzorci je f výkonová frekvence.

Střídavé motory lze na základě rychlosti otáčení rotoru rozdělit na synchronní motory a asynchronní motory (také známé jako asynchronní motory). Bez ohledu na velikost zatížení je rychlost rotoru synchronního motoru vždy stejná jako rychlost rotujícího magnetického pole, proto se tato rychlost nazývá synchronní rychlost. Jak již bylo zmíněno výše, záleží pouze na frekvenci napájení. Otáčky asynchronních motorů nejsou konstantní, závisí na velikosti zátěže a napájecím napětí. Existují dva typy tří-fázových asynchronních motorů: motory bez usměrňovače a motory s usměrňovačem. Naprostá většina asynchronních motorů používaných v praktických aplikacích jsou indukční motory bez usměrňovače (ačkoli paralelní a sériové tří-fázové asynchronní usměrňovače mají výhody v nastavitelných otáčkách ve velkém rozsahu a vysokém účiníku) a jejich otáčky jsou vždy nižší než otáčky synchronní.

 

Hlavní účel

Pracovní účinnost střídavých elektromotorů je vysoká, bez kouře, zápachu, znečištění životního prostředí a nízkého hluku. Díky řadě výhod je široce používán v různých oblastech, jako je průmyslová a zemědělská výroba, doprava, národní obrana, komerční a domácí spotřebiče, lékařská elektrická zařízení atd.

 

Princip fungování

Indukční motor, také známý jako asynchronní motor, se týká rotoru umístěného v točivém magnetickém poli a získávání točivého momentu působením točivého magnetického pole, což způsobuje otáčení rotoru.

Vzhled a vnitřní struktura indukčního motoru. Rotor je otočný vodič, obvykle ve tvaru klece nakrátko. Stator je nerotující část elektromotoru, jejímž hlavním úkolem je generovat točivé magnetické pole. Rotujících magnetických polí není dosaženo mechanickými metodami. Ale místo toho je střídavý proud aplikován na několik párů elektromagnetů, což způsobuje, že se vlastnosti jejich magnetických pólů cyklicky mění, což je ekvivalentní rotujícímu magnetickému poli. Tento typ motoru nemá kartáče ani sběrací kroužky jako stejnosměrné motory. V závislosti na typu použitého střídavého napájení existují jednofázové motory a třífázové motory. - Jednofázové motory se používají v zařízeních, jako jsou pračky a elektrické ventilátory; Třífázové elektromotory se používají jako energetické zařízení v továrnách. Prostřednictvím relativního pohybu mezi rotujícím magnetickým polem generovaným statorem (se synchronní rychlostí n1) a vinutím rotoru přerušuje vinutí rotoru magnetickou indukční čáru a generuje indukovanou elektromotorickou sílu, čímž generuje indukovaný proud ve vinutí rotoru. Indukovaný proud ve vinutí rotoru interaguje s magnetickým polem a vytváří elektromagnetický točivý moment, který způsobuje otáčení rotoru. Jak se otáčky rotoru postupně blíží synchronním otáčkám, indukovaný proud postupně klesá a odpovídajícím způsobem klesá i generovaný elektromagnetický moment. Když asynchronní motor pracuje ve stavu motoru, jsou otáčky rotoru nižší než synchronní otáčky. Pro popis rozdílu mezi rychlostí rotoru n a synchronní rychlostí n1 je zaveden skluzový poměr

 

 

Kontrolní strategie

S rozvojem technologie výkonové elektroniky, technologie mikroelektroniky, technologie digitálního řízení a teorie řízení mohou být dynamické a statické charakteristiky systémů střídavého pohonu plně srovnatelné se systémy stejnosměrného pohonu. Systémy střídavého pohonu byly široce používány a nahrazení stejnosměrného pohonu střídavým pohonem se postupně stalo realitou.

Vzhledem k tomu, že střídavé motory jsou ze své podstaty složité objekty s nelinearitou, mnoha proměnnými, silnou vazbou, časově-proměnnými parametry a velkými rušeními, bylo jejich efektivní řízení vždy horkým výzkumným tématem doma i v zahraničí a byly navrženy různé strategie a metody řízení. Mezi nimi klasické lineární řízení nemůže překonat vliv zatížení, velké-změny parametrů modelu a nelineární faktory, což vede k nízkému výkonu řízení; Vektorové řízení a přímé řízení točivého momentu mají také určité problémy: v posledních letech, s rozvojem moderního řízení a teorie inteligentního řízení, byly na řízení střídavých motorů aplikovány pokročilé řídicí algoritmy a dosáhly určitých výsledků [2].

Metoda řízení modelu ustáleného stavu

Běžně používaná schémata řízení modelu v ustáleném stavu zahrnují-kontrolu konstantního poměru v/f s otevřenou {{1}smyčkou (tj. =konstanta napětí/frekvence) a uzavřenou-kontrolu frekvence skluzu smyčky.

(1) Řízení poměru frekvence konstantního napětí

Tato metoda je metodou řízení s otevřenou-smyčkou, která začíná základním režimem řízení proměnlivého převodu napětí a frekvence a nezahrnuje zpětnou vazbu rychlosti. Vzhledem k tomu, že pod jmenovitou frekvencí, pokud napětí zůstane konstantní a pouze se sníží frekvence, bude tok vzduchové mezery příliš velký, což způsobí magnetické nasycení a v závažných případech spálení motoru. Aby byl zachován konstantní magnetický tok vzduchové mezery, je pro řízení použit konstantní poměr indukovaného potenciálu k frekvenci.

 

 

Běžné chyby

Střídavé motory jsou náchylné k poruchám během provozu v důsledku tření, vibrací, stárnutí izolace a dalších důvodů. Pokud jsou tyto závady zkontrolovány, odhaleny a odstraněny včas, mohou účinně zabránit vzniku nehod.

Běžná kontrola závad

1. Poslouchejte zvuk a pečlivě identifikujte místo poruchy. Pokud je při provozu střídavého asynchronního motoru zjištěno slabé "bzučení" bez jakýchkoliv výkyvů, jedná se o normální zvuk. Pokud je zvuk hrubý a má ostré „bzučení“ nebo „syčení“, je to předzvěst chyby. Je třeba zvážit následující důvody:

(l) Vibrace a kolísání teploty motoru s uvolněným železným jádrem během provozu mohou způsobit deformaci upevňovacích šroubů železného jádra, což má za následek uvolnění plechů z křemíkové oceli a generování velkého elektromagnetického šumu.

(2) Zvuk produkovaný rotací rotoru, který je generován chladicím ventilátorem, je zvuk "wuwu". Pokud se ozve zvuk „dongdong“ jako klepání na buben, je to způsobeno uvolněním spojení mezi železným jádrem rotoru a hřídelí v důsledku akceleračního momentu motoru při náhlém startu, zastavení, zpětném brzdění a dalších situacích s proměnnou rychlostí. Mírná pouzdra lze nadále používat, zatímco vážná pouzdra lze rozebrat za účelem kontroly a opravy.

(3) Při provozu motoru s hlukem ložisek je nutné věnovat pozornost změnám hluku ložisek. Dotykem jednoho konce šroubováku na víku ložiska a druhého konce na uchu lze slyšet změny vnitřního zvuku motoru. Různé části a závady mají různé zvuky. Zvuk "skřípání" je způsoben nepravidelným pohybem odvalovací pistole uvnitř ložiska, což souvisí s vůlí ložiska a stavem mazacího tuku. Zvuk „syčení“ je zvuk kovového tření, obvykle způsobený nedostatkem oleje v ložisku v důsledku opotřebení. Ložisko by se mělo rozebrat a namazat tukem atd.

2. Pomocí čichu analyzujte, že vadný motor během normálního provozu nezapáchá. Pokud ucítíte jakýkoli zápach, jedná se o poruchový signál, jako je zápach spáleniny, který je vydáván izolačním grilováním a může dokonce kouřit, když se teplota motoru zvyšuje; Pokud je cítit spálený olej, je to většinou způsobeno nedostatkem oleje v ložisku a zápachem způsobeným odpařováním oleje a plynu při blížícím se stavu broušení za sucha.

3. Použijte hmatový vjem ke kontrole chyb. Když se rukou dotknete pláště televizoru, můžete přibližně určit teplotu. Pokud se cítíte velmi horko a hodnota teploty je vysoká, když se dotknete krytu motoru rukou, měli byste zkontrolovat příčinu, jako je nadměrné zatížení nebo vysoké napětí, a poté na základě příčiny problém odstranit.