삼상 모터 제어, 모터 속도 제어 방법

비동기식 모터의 제어는 매개 변수, 즉 기계 회로의 매개 변수를 변경하거나 별도의 변환기를 통해 제어할 수 있습니다.

파라메트릭 제어

임계 슬립은 고정자 회로의 활성 저항에 약하게 의존합니다. 고정자 회로에 추가 저항이 도입되면 값이 약간 감소합니다. 최대 토크가 크게 감소할 수 있습니다. 결과적으로 기계적 특성은 그림 1과 같은 형태를 취하게 됩니다. 1.

쌀. 1. 1차 및 2차 회로의 매개변수를 변경할 때 비동기 모터의 기계적 특성: 1 - 자연, 2 및 3 - 고정자 회로에 추가 활성 및 유도 저항 도입

이를 모터의 자연적 특성과 비교하면 고정자 회로에 추가 저항을 도입해도 속도에 거의 영향을 미치지 않는다는 결론을 내릴 수 있습니다. 일정한 정적 토크에서는 속도가 약간 감소합니다.따라서 이 속도 제어 방법은 비효율적이며 이 간단한 버전에서는 사용되지 않습니다.

고정자 회로에 유도 저항을 도입하는 것도 효과가 없습니다. 임계 슬립도 약간 감소하고 항력 증가로 인해 엔진 토크가 크게 감소합니다. 해당 기계적 특성은 동일한 그림에 나와 있습니다. 1.

때때로 고정자 회로에 추가 저항이 도입됩니다. 돌입 전류를 제한하기 위해… 이 경우 일반적으로 초크는 추가 유도 저항으로 사용되며 사이리스터는 활성 저항으로 사용됩니다 (그림 2).

쌀. 2. 고정자 회로에 사이리스터 포함

그러나 이렇게 하면 크리티컬뿐만 아니라 모터 시동 토크 (in c = 1), 이는 이러한 조건에서 시작하는 것은 작은 정적 모멘트로만 가능함을 의미합니다. 회전자 회로에 추가 저항을 도입하는 것은 물론 권선형 회전자 모터에서만 가능합니다.

회전자 회로의 추가 유도 저항은 고정자 회로에 도입될 때와 마찬가지로 모터의 속도에 동일한 영향을 미칩니다.

실제로 회전자 회로에서 유도 저항을 사용하는 것은 가변 주파수(50Hz에서 수 헤르츠, 때로는 1헤르츠의 일부)에서 작동해야 한다는 사실 때문에 매우 어렵습니다. 이러한 조건에서 초크를 생성하는 것은 매우 어렵습니다.

저주파에서는 인덕터의 활성 저항이 주로 영향을 미칩니다. 위의 고려 사항에 따라 회전자 회로의 유도 저항은 속도 제어에 사용되지 않습니다.

파라메트릭 속도 제어의 가장 효과적인 방법은 회전자 회로에 추가 활성 저항을 도입하는 것입니다. 이것은 우리에게 일정한 최대 토크를 가진 일련의 특성을 제공합니다. 이러한 특성은 전류를 제한하고 일정한 토크를 유지하는 데 사용되며 속도 제어에도 사용할 수 있습니다.

무화과에서. 3은 r2를 변경하여 방법을 보여줍니다. 입력 rext, 공칭에서 0까지 넓은 범위에 걸쳐 속도를 변경하는 것은 일정한 순간에 가능합니다. 그러나 실제로는 충분히 큰 정적 모멘트 값에 대해서만 속도를 조정할 수 있습니다.

쌀. 3. 회 전자 회로에 추가 저항이 도입 된 비동기 모터의 기계적 특성

Near-idle 모드에서 (Mo)의 낮은 값에서는 속도 제어 범위가 크게 줄어들고 속도를 눈에 띄게 줄이려면 매우 큰 추가 저항을 도입해야 합니다.

저속 및 높은 정적 토크로 작동할 때 특성의 가파른 경사로 인해 토크의 약간의 변동으로 인해 상당한 속도 변화가 발생하기 때문에 속도 안정성이 불충분하다는 점을 염두에 두어야 합니다.

경우에 따라 가변 저항 섹션을 연속적으로 제거하지 않고 모터의 가속을 제공하기 위해 가변 저항과 유도 코일이 회전자 링에 병렬로 연결됩니다(그림 4).

쌀. 4. 비동기 모터의 회 전자 회로에서 추가 능동 및 유도 저항의 병렬 연결

시작 초기 순간에 회 전자의 전류 주파수가 높을 때 전류는 주로 가변 저항을 통해 닫힙니다.충분히 높은 시동 토크를 제공하는 큰 저항을 통해. 주파수가 감소함에 따라 유도 저항이 감소하고 전류도 인덕턴스를 통해 닫히기 시작합니다.

작동 속도에 도달하면 슬립이 작을 때 전류는 주로 인덕터를 통해 흐르며 저주파에서의 저항은 권선 rrev의 전기 저항에 의해 결정됩니다. 따라서 시동 시 2차 회로의 외부 저항이 자동으로 rreost에서 roro로 변경되고 거의 일정한 토크로 가속이 발생합니다.

파라메트릭 제어는 당연히 큰 에너지 손실과 관련이 있습니다. 전자기 에너지의 형태로 고정자에서 회 전자로의 갭을 통해 전달되고 일반적으로 2 차 회로의 큰 저항으로 기계적 에너지로 변환되는 슬립 에너지는 주로이 저항을 가열하고 s = 1에서 고정자에서 회전자로 전달되는 모든 에너지는 2차 회로의 가변 저항에서 소비됩니다(그림 5).

쌀. 5. 회 전자 회로에 추가 저항을 도입하여 비동기식 모터의 속도를 조정할 때 2 차 회로의 손실 : I - 모터 샤프트로 전달되는 유용한 전력 영역, II - 2 차 회로 저항의 손실 영역

따라서 파라메트릭 제어는 주로 작업 기계에서 수행되는 기술 프로세스 과정에서 단기 속도 감소에 사용됩니다.예를 들어 리프팅 설비에서와 같이 속도 조절 프로세스가 작업 기계의 시작 및 정지와 결합되는 경우에만 회전자 회로에 추가 저항을 도입하는 파라메트릭 제어가 속도 제어의 주요 수단으로 사용됩니다.

고정자에 인가되는 전압을 변화시켜 속도 조절

전압을 변화시켜 유도전동기의 속도를 조절하면 기계적 특성의 형태는 변하지 않고 모멘트는 전압의 제곱에 비례하여 감소한다. 다른 응력에서의 기계적 특성은 그림 1에 나와 있습니다. 6. 보시다시피 기존 모터를 사용하는 경우 속도 제어 범위가 매우 제한적입니다.

쌀. 6… 고정자 회로의 전압을 변경하여 유도 전동기의 속도 조절

하이 슬립 모터를 사용하면 약간 더 넓은 범위를 얻을 수 있습니다. 그러나 이 경우 기계적 특성이 가파르고(그림 7) 엔진의 안정적인 작동은 속도 안정화를 제공하는 폐쇄 시스템을 사용해야만 달성할 수 있습니다.

정적 토크가 변경되면 제어 시스템은 주어진 속도 수준을 유지하고 하나의 기계적 특성에서 다른 기계적 특성으로의 전환이 발생하므로 결과적으로 점선으로 표시된 특성으로 작동이 계속됩니다.

쌀. 7. 폐쇄계에서 고정자 전압 조정 시 기계적 특성

드라이브에 과부하가 걸리면 모터는 컨버터가 제공하는 최대 가능 전압에 해당하는 한계 특성에 도달하고 부하가 더 증가하면 이 특성에 따라 속도가 감소합니다. 낮은 부하에서 컨버터가 전압을 0으로 줄일 수 없으면 AC 특성에 따라 속도가 증가합니다.

자기 증폭기 또는 사이리스터 변환기는 일반적으로 전압 제어 소스로 사용됩니다. 사이리스터 변환기를 사용하는 경우(그림 8) 후자는 일반적으로 펄스 모드에서 작동합니다. 이 경우 유도 전동기의 고정자 단자에는 일정한 평균 전압이 유지되며 이는 주어진 속도를 보장하는 데 필요합니다.

쌀. 8. 유도 전동기의 임펄스 속도 제어 방식

모터 고정자 단자의 전압을 조절하기 위해 단면 권선이 있는 변압기 또는 자동 변압기를 사용하는 것이 가능해 보입니다. 그러나 별도의 변압기 블록을 사용하면 비용이 매우 많이 들고 필요한 조정 품질을 제공하지 못합니다. 이 경우 전압의 단계적 변경만 가능하고 섹션 전환 장치를 자동 시스템. 단권 변압기는 때때로 강력한 모터의 돌입 전류를 제한하는 데 사용됩니다.

고정자 권선 섹션을 다른 수의 극 쌍으로 전환하여 속도 제어

기술 프로세스 중에 서로 다른 속도 수준에서 작동해야 하는 여러 생산 메커니즘이 있지만 원활한 조절이 필요하지 않지만 이산적이고 단계적인 속도 변경이 있는 드라이브가 있으면 충분합니다. 이러한 메커니즘에는 일부 금속 가공 및 목공 기계, 엘리베이터 등이 포함됩니다.

제한된 수의 고정 회전 속도를 달성할 수 있습니다. 다중 속도 농형 모터, 고정자 권선이 다른 수의 극 쌍으로 전환됩니다. 농형 셀 모터의 농형 셀은 고정자 극 수와 동일한 극 수를 자동으로 형성합니다.

두 가지 모터 설계가 사용됩니다. 각 고정자 슬롯에 여러 개의 권선이 있고 다른 수의 극 쌍을 생성하도록 섹션이 전환되는 단일 권선이 있습니다.

여러 개의 독립적인 고정자 권선이 있는 다중 속도 모터는 기술 및 경제적 측면에서 단일 권선 다중 속도 모터보다 열등합니다. 다중 권선 모터에서 고정자 권선이 비효율적으로 사용되고 고정자 슬롯의 충진이 불충분하며 효율과 cosφ가 최적 이하입니다. 따라서 주 배분은 서로 다른 수의 극 쌍에서 권선을 전환하는 다중 속도 단일 권선 모터에서 얻습니다.

섹션을 전환할 때 고정자 보어의 MDS 분포가 변경됩니다. 결과적으로 MDS의 회전 속도도 변경되므로 자속이 변경됩니다. 가장 쉬운 방법은 1 : 2의 비율로 극 쌍을 전환하는 것입니다. 이 경우 각 위상의 권선은 두 부분의 형태로 만들어집니다.섹션 중 하나에서 전류 방향을 변경하면 극 쌍의 수를 절반으로 줄일 수 있습니다.

섹션이 8 극과 4 극으로 전환되는 모터의 고정자 권선 회로를 고려하십시오. 무화과에서. 그림 9는 단순화를 위해 단상 권선을 보여줍니다. 두 섹션이 직렬로 연결될 때, 즉 첫 번째 섹션 K1의 끝이 두 번째 H2의 시작 부분에 연결되면 8개의 극을 얻습니다(그림 9, a).

두 번째 섹션의 전류 방향을 반대 방향으로 변경하면 코일에 의해 형성된 극의 수가 절반으로 줄어들고 4가 됩니다(그림 9, b). 두 번째 섹션의 전류 방향은 점퍼를 단자 K1, H2에서 단자 K1, K2로 전송하여 변경할 수 있습니다. 또한 섹션을 병렬로 연결하여 4개의 극을 얻을 수 있습니다(그림 9, c).

쌀. 9. 고정자 권선 섹션을 다른 수의 극 쌍으로 전환

스위칭 고정자 권선이 있는 2단 모터의 기계적 특성은 그림 1에 나와 있습니다. 십.

쌀. 10. 극 쌍 수가 다른 고정자 권선을 전환할 때 유도 전동기의 기계적 특성

방식 a에서 방식 b로 전환할 때(그림 9), 두 속도 수준에서 일정한 엔진 출력이 유지됩니다(그림 10, a). 두 번째 변속 옵션을 사용할 때 엔진은 동일한 토크를 생성할 수 있습니다. 고정자 권선의 섹션을 전환하여 1:2뿐만 아니라 다른 속도 비율을 제공할 수 있습니다. 2단 엔진 외에도 업계에서는 3단 및 4단 엔진도 생산합니다.

3상 모터의 주파수 제어

위에서 다음과 같이 유도 전동기의 속도 조절은 매우 어렵습니다. 특성의 강성을 충분히 유지하면서 넓은 범위에 걸쳐 무한 가변 속도 제어는 부분 제어로만 가능합니다. 공급 전류의 주파수와 자기장의 회전 속도를 변경하여 모터 회전자의 회전 속도를 조정할 수 있습니다.

그러나 설비의 주파수를 제어하려면 공급망의 50Hz 정주파 전류를 넓은 범위에 걸쳐 원활하게 변하는 가변 주파수 전류로 변환할 수 있는 주파수 변환기가 필요합니다.

처음에는 전기 기계에 변환기를 사용하려는 시도가 있었습니다. 그러나 동기식 발전기에서 가변 주파수 전류를 얻으려면 회전자를 가변 속도로 회전시켜야 합니다. 이 경우 실행중인 엔진의 속도를 조절하는 작업은 동기식 발전기를 회전시키는 엔진에 할당됩니다.

일정한 회전 속도로 가변 주파수의 전류를 생성할 수 있는 컬렉터 제너레이터도 문제 해결을 허용하지 않았습니다. 첫째, 가변 주파수 전류가 여기를 위해 필요하고 두 번째로 모든 AC 컬렉터 기계와 마찬가지로 , 큰 어려움이 발생하여 수집기의 정상적인 정류를 보장합니다.

실제로 주파수 제어는 반도체 장치... 동시에 서보 시스템과 서보 드라이브에서 발전소와 집행 모터를 모두 제어하기 위한 주파수 변환기를 만드는 것이 가능하다는 것이 밝혀졌습니다.

주파수 변환기 설계의 복잡성과 함께 주파수와 전압의 두 가지 양을 동시에 제어해야 합니다. 속도를 줄이기 위해 주파수가 감소하면 EMF와 그리드 전압 균형은 모터의 자속을 증가시켜야만 유지할 수 있습니다. 이 경우 자기 회로가 포화되고 비선형 법칙에 따라 고정자 전류가 집중적으로 증가합니다. 결과적으로 정전압에서 주파수 제어 모드에서 유도 전동기의 작동이 불가능합니다.

주파수를 낮춤으로써 자속을 일정하게 유지하기 위해 동시에 전압 레벨을 낮출 필요가 있습니다. 따라서 주파수 제어에서는 주파수와 전압의 두 가지 제어 채널을 사용해야 합니다.

쌀. 11. 유도전동기에 제어주파수의 전압과 일정한 자속을 인가하였을 때의 기계적 특성

주파수 제어 시스템은 일반적으로 폐쇄 루프 시스템으로 구축되며 여기에 대한 자세한 정보는 다음과 같습니다. 비동기 모터의 주파수 조정