Регулятор скорости асинхронного двигателя

[moLCHec]

Комментарии к статье
http://radiokot.ru/circuit/power/converter/14

В 1925 академик Михаил Полиевктович Костенко сформулировал общий закон, обеспечивающий оптимальные условия работы асинхронного двигателя в следующей форме: чтобы обеспечить оптимальный режим работы АД при всех значениях частоты и нагрузки, необходимо относительное напряжение двигателя изменять пропорционально произведению относительной частоты на корень квадратный из относительного момента.

Из закона Костенко следует,что соотношение частоты и амплитуды напряжения статора есть величина постояная. Для различных типов нагрузки должны обеспечиватся соотношения:
Um/f1=const; - статическая(постоянная) нагрузка
Um/sqrt(f1)=const; - вентиляторная нагрузка (момент сопротивления увеличивается с увелчением скорости)

Отмечу,что скорость ротора двигателя эта функция квадрата амплитуды питающего напряжения.

Данная схема не обеспечивает синусоидального напряжения статора поэтому КПД двигателя снижается и увеличивается нагрев обмоток статора, схему необходимо осторожно использовать при максимальной загрузке двигателя.

И еще желательно LC фильтр поставить со стороны высокого напряжения.

[NackGuit]

Хорошо,ну давайте на чистоту:
4000 об/мин интересно конечно,но долго его на такой частоте гонять нежелательно. При 2р=2 макс скорость будет чуть меньше 3000 об/мин (скольжение влияет). Т.е. износ подшипников увеличиться. Скажу что промышленные преобразователи частоты (ПЧ) имеет макс разрешенную частоту 60Гц В России,если больше,то двигатель уходит в разнос. 200 Гц,эт для него мягко говоря многовато:))) тут надо бы ограничить эти вещи.
Существует 3 типа регулирования АД: на постоянство мощности,на постоянство момента и на постоянство поддержания скорости. это зависит от того,какой закон заложен в системе управления,то и будет у вас на выходе.
В АД момент пропорционален квадрату фазного напряжения обмотки статора. А скорость находиться в основном через велечину скольжения, либо по формуле w=P/M, где Р - мощность(Вт), М(Н*м) - момент, w скорость угловая (рад/сек).
Схема простая,без наворотов и обратных связей. Ксати вам там синус никто не обешал,у вам чистый шим будет по амплитуде на выходе,да,это плохо влияет на обмотку и кпд,и тут я с вами соглашусь. Но,среднее напряжение будет походить на синус.
Я думаю на полкило LC не обязательно ставить,не критично скажем так,хотя и не лишне:))) Любой общепромышленный ПЧ на выходе имеет ШИМ.

[moLCHec]

Хорошо,ну давайте на чистоту:
4000 об/мин интересно конечно,но долго его на такой частоте гонять нежелательно. При 2р=2 макс скорость будет чуть меньше 3000 об/мин (скольжение влияет). Т.е. износ подшипников увеличиться.

Че за каламбур
Скольжение это вообще то следствие.

Существует 3 типа регулирования АД

не типа а способа и класифицируются они по другому: Скалярное; Векторное; DTC есть еще трансвекторное но они мало распростроннены.
Вы тут регулируемые координаты написали а не способы управления.

А скорость находиться в основном через велечину скольжения, либо по формуле w=P/M, где Р - мощность(Вт), М(Н*м) - момент, w скорость угловая (рад/сек).

чего то не видно в формулах скольжения

Синусойды тут не будет ей тут и не пахнет, LC нужен и в упомянутых вами ПЧ он есть. Если хотите спорить я копну еще глубже. Электропривод это моя основная специальность и в данный момент я занимаюсь проектированием систем управления АД, а прочитав то что вы написали просто стало горько за нашу родину

[ARV]

я уже спрашивал, но никто не ответил... в этой схеме нарисован двигатель с ДВУМЯ выводами - это какой-такой асинхронный двигатель тут применяется?! промышленные асинхронники - трехфазные, имеют минимум 3 вывода (иногда 4 или 6).
давайте расставим точки над i:
1. если эта схема для регулирования напольного вентилятора - то речь об очень частном случае асинхронного двигателя, я даже сказал бы "косвенно-асинхронного" (скорее всего с расщепленным статором или с конденсатороной схемой работы [в последнем случае частотное регулирование вообще неэффективно, если не сказать более])
2. промышленные асинхронники этой схемой не регулируются в принципе

все остальные рассуждения, изложенные уважаемыми moLCHec сотоварищи в данной теме, благодаря пунктам 1 и 2 вообще напрасны, т.к. данная схема - игрушка чистой воды, имеющая такое же отношение к преобразователям частоты асинхронных приводов, какое Кот имеет к Киту (оба млекопитающие, но не более - т.е. очень и очень отдаленное).

[NackGuit]

Уважаемый moLCHec,будте добры тогда пояснить мне,учащемуся, а как это тогда у вас скорость пропорциональна квадрату напряжения?
Ну если я упомянул скольжение,то,наверняка и вы,как специалист, и я должны ее знать.
По ней же строиться электромеханическая и механическая характеристика
ARV прав,скорее всего на вентилятор или просто на бытовой однофазный АД,ну или конденсаторный. Ну почему сразу игрушка,это пример ПЧ,тока однофазного. А как известно,чтобы сделать 3 фазы,надо сначала чтобы хотя бы одна фаза заработала
Ну а ежели так хотите,тогда делайте 3 фазы и сдвигайте их на 120 гpадусов
Промышленные конечно такой схемой не регулируются. Там же 3 фазы надо,как вы упомянули. И система управления сложнее. А нам тут зачем сложные схемы,тут же не промышленные ПЧ разрабатываюся
Насчет векторного и скалярного согласен,не так выразился.

[ЛЕВША]

промышленные асинхронники - трехфазные, имеют минимум 3 вывода (иногда 4 или 6).

ну я бы не был так критичен, есть и однофазные,"промышленные".

или с конденсатороной схемой работы [в последнем случае частотное регулирование вообще неэффективно, если не сказать более])
2. промышленные асинхронники этой схемой не регулируются в принципе

мимо, уважаемый AVR, регулируются и довольно эффективно.
включая трех фазные с "конденсаторным" включением.

данная схема - игрушка чистой воды,

зависит от критериев оценки, по каким то критериям можно компьютеры назвать игрушкой, а можно и современный истребитель вогнать в эту же категорию.
а если серьезно то игрушка решила конкретные промышленные проблемы, для которых и разрабатывалась.
задача стояла увеличить скорость подьема и спуска дорожного шлагбаума, в котором применялся заводской однофазный, реверсный двигатель.

[ЛЕВША]

Из закона Костенко следует,что соотношение частоты и амплитуды напряжения статора есть величина постояная. Для различных типов нагрузки должны обеспечиватся соотношения:
Um/f1=const; - статическая(постоянная) нагрузка
Um/sqrt(f1)=const; - вентиляторная нагрузка (момент сопротивления увеличивается с увелчением скорости)

совершенно с вами согласен. тут есть нюанс, при правильно подобранных емкостях фильтра питания под определенный двигатель
и нагрузку на валу (если конечно нагрузка постоянная)
амплитуда изменяется при изменении частоты.
не совсем по формуле, но весьма приближенно.

Данная схема не обеспечивает синусоидального напряжения статора поэтому КПД двигателя снижается и увеличивается нагрев обмоток статора, схему необходимо осторожно использовать при максимальной загрузке двигателя.
И еще желательно LC фильтр поставить со стороны высокого напряжения.

верно.

А как известно,чтобы сделать 3 фазы,надо сначала чтобы хотя бы одна фаза заработала
Ну а ежели так хотите,тогда делайте 3 фазы и сдвигайте их на 120 гpадусов
Промышленные конечно такой схемой не регулируются. Там же 3 фазы надо,как вы упомянули. И система управления сложнее.

по этому поводу будет вторая часть статьи, на базе этой схемы разрабатывается аналогичный регулятор - преобразователь 1 > 3 фазы.
во второй части статьи будет задающий генератор, а в третьей силовая часть.
продолжение следует.

[ARV]

ЛЕВША, под промышленными я подразумевал асинхронники хотя бы в единицы киловатт мощности. то, что существуют "однофазные асинхронники" - я в курсе, но мощности у них малые, "игрушечные"

как данная схема будет регулировать трехфазный (с конденсаторным включением в однофазную сеть) асинхронник, скажем, мощностью в 3 кВт - я хотел бы поглядеть... просто из любопытства... и какие у него будут при этом характеристики на валу - тоже любопытно...

критерии оценки просты: игрушечная мощность, игрушечные применения - значит, игрушка. в быту для точила, возможно, и пойдет. а на деревообрабатывающий станок я бы уже не стал ее применять...

эта схема - не какое-то ноу-хау, обычный полумост. и для привода асинхронных двигателей имеет очень ограниченное применение. очень ограниченное.

опять же: марка двигателя так и не указана...

[I.Cherry]

опять же: марка двигателя так и не указана...

пойду гляну в шлагбауме какой стоит.. когда то видел, примерно = 200..300Вт.
ARV, как раз для таких и нормально.. - это и есть игрушечные.. а для мощи - пусть на МК регулируют..

[ЛЕВША]

AVR:

как данная схема будет регулировать трехфазный (с конденсаторным включением в однофазную сеть) асинхронник, скажем, мощностью в 3 кВт

на киловатты полумост и удвоитель напряжения - это несерьезно.
ладно, на киловатты следующая схема пойдет, там полный мост и
3 фазы, после этого можно будет и синусом занятся, есть идеи,
вот только нет времени их воплощать в жизнь......
I_cherry:

пойду гляну в шлагбауме какой стоит

[kentawrik]

в АД должно создаваться вращающееся магнитное поле.
начать вращаться оно может если там есть минимум две фазы (не берем случай когда двигатель раскручен - из текста выходит, что двигатель запускается сам).

отсюда вопрос: если двигатель представлен как черный ящик к которому подходит два контакта, то не значит ли это, что в этом движке (как было правильно подмечено) конструктивно установлен конденсатор (как в вентиляторах), и не значит ли это, что применение частотного регулирования выводит расчетный сдвиг фаз в нерасчетную область, и еще более уменьшает КПД движка?

поясните, пожалуйста.

И еще: есть куча примеров (на задвижках в котельной, например) применения трехфазных двигателей до 8000 оборотов в минуту, при частоте 400Гц и мощность движка 150Вт.
Это промышленные двигатели?

[I.Cherry]

отсюда вопрос: если двигатель представлен как черный ящик к которому подходит два контакта, то не значит ли это, что в этом движке (как было правильно подмечено) конструктивно установлен конденсатор (как в вентиляторах), и не значит ли это, что применение частотного регулирования выводит расчетный сдвиг фаз в нерасчетную область, и еще более уменьшает КПД движка?

вынимай из того ящика .. оторви все что лишнее и если это не киловатное чудо - пробуй вертеть.. - эт тебе так - по народному.. если ты уж чуток ниже вспомнил кое что о котельнях..котлах и задвижках..

есть куча примеров (на задвижках в котельной, например) применения трехфазных двигателей до 8000 оборотов в минуту, при частоте 400Гц и мощность движка 150Вт.
Это промышленные двигатели?

первый раз о таком слышу.. чтоб там еще частоту 400 Гц применяли..

[ARV]

спешу пояснить всем, кого я, возможно, ввел в заблуждение термином "промышленный". Это лично мое название, т.е. не официальное. просто я для себя так условно их разделил на промышленные и непромышленные. Конечно, строго гворя, такое деление неверное...

на счет мощностей в сотню-другую ватт - не возражаю, эта схема покатит. Но на счет конденсаторной схемы - соглашусь с мнением, что частотное регулирование при этом не очень-то и хороша идея.

по поводу настояего трехфазного моста - опять же, ноу-хау тут нет и вряд ли будет, схем достаточно. с фрмированием приличной синусоиды - это да, простых схем не миллион пока. имхо, самое сложное в данном вопросе - это силовая часть: сам мост, защиты, конструкция и т.п. именно оттуда могут вылезти проблемы, которые испортят жизнь... хотя для мощностей "бытового" уровня эти проблемы могут пройти незамеченными...

[NackGuit]

Ща поясню,
1. Чтобы создать вращающееся магнитное поле,нуно 2 обмотки(в промышленных так есть) они сдвинуты на 90 градусов. одна рабочая,вторая пусковая,но она не отключается:))) В конденсаторном,зависит от схемы вкдючения,там кондеры можно отключать.
В бытовых двигателях так и есть, там на самом деле 4 вывода должно быть,но вот может схемой включения оставляют всего 2 вывода.
Но тут точно не скажу,ща времени на это нет,чтоб разобраться.
2. На 400 Гц есть двигатели,но они спец назначения,а не общепромышленные. Может быть это еще и синхронные,они могут на 400 Гц,хотя,повторюся,могут и асинхронники на 400 Гц. Но это спец назначения и импортные должны быть тогда. Мое личное мнение,50 Гц это ваще тупик,это такие гробины,но стоит повысить частоту и перепроектировать движок, и о чудо,размеры и масса уменьшаются в несколько раз!!! При высоких частотах, можно с элетрической части получать такое,что ДВС и дизелю никогда и не снилось,тока,сцуко,механически параметры моментов и угловых скоростей не всегда можно сделать на длительный срок эксплуатации.
3. Давайте тогда определимся,если хотите общепром,да от 3 квт,тада можно брать готовые схемы,я уверен в книгах или в интернете они есть и давно уже этот велосипед изобрели. А если для дома,то вы куда 3 Квт запихать хотите,для каких целей? Я не думаю что для дома необходимо стока защиты,скока на промышленных ПЧ.
4. Справочник по электрическим машинам. Том 1. Под редакцией И.П. Копылова и Б.П.Клокова. Москва энергоатомиздат 1988г. Стр 223.
Асинхронные двигатели серии 4А.
Серия 4А является массовой серией АД, рассчитаных на применение в различных областях промышленности. Она охватыет диапазон номинальных мощностей от 0,06 до 400 кВт и выполнена на 17 высотах оси вращения от 50 до 355 мм.
Специально для ARV. Вот что называется общепромышленные двигатели:))) Думаю,теперь все ясно станет.
5. А каким образом вы хотите реализовать синус на нагрузке? Я уже упомянул,есть схемы промышленных ПЧ,но там только среднее напряжение в нагрузке походит на синус. Либо двухступенчатая коммутация,но это уже из ряда не бытовых,а скорее для дорогих двигателей и ответственных нагрузках. Т.е. Овчинка выделки будет стоить??? Или чисто спортивный интерес?

[ARV]

Специально для ARV. Вот что называется общепромышленные двигатели:))) Думаю,теперь все ясно станет.

мне и было все ясно выразился, как думал проще, оказалось, спецов больше, чем я ожидал впредь буду изъясняться исключительно "умными" терминами, дабы не вводить в искушение профессионалов... что вот только начинающие скажут?...

существуют АД малой мощности, у которых физически 1 обмотка. Они обычно имеют двухполюсный статор, часть магнитного сердечника которого охвачена короткозамкнутым витком. называются они "АД с расщепленным статором". первоначально я думал именно о таких моторчиках, когда "примерял" обсуждаемю схему управления имеются и другие "100% однофазные асинхронные" двигатели, но, как и "расщеплнные", они имеют крайне небольшю мощность, малый КПД и узкоспециальное применение.

[kentawrik]

ну короткозамкнутый виток - та-же обмотка...
я не знаю формул, но подозреваю, что частота тоже влияет на сдвиг фаз с короткозамкнутым витком?
Так или не так?

меня просто интересует возможно ли загнать двигатель с вентилятора на более высокие обороты и как меняется от этого момент на оси двигателя?

может кто пояснить?

И еще хотел спросить - а не дешевле было бы сделать мостовую схему? сейчас транзисторы дешевле чем конденсаторы стоят...

[ЛЕВША]

И еще хотел спросить - а не дешевле было бы сделать мостовую схему? сейчас транзисторы дешевле чем конденсаторы стоят...

это один из способов повысить мощность данной схемы.
можно применить полный мост, двигатель включить в средние точки
обоих полумостов.
на управляющий транс понадобится добавить еще две обмотки,
вот и вся переделка, но конденсаторы придется оставить, так как они еще функцию фильтра питания выполняют.

[NackGuit]

Да меня moLCHec, вынудил изъяняться так. Осталось все таки за кадром вопрос про скорость,буду ждать ответа. ARV все таки,да,форум для всех опытных и начинающих:))) кстати и схема то для начинающих. Я почему и говорил сначал,нафиг надо 3 фазы,да и защиту. Схема же простая и работает. А вы сразу,синус вам подавайте на нагрузке. Ну кто-то делают,тока,те кто это делают уже не новички,скорее всего.
Как,как. P=Mw. Т.е. уменьшиться ваш момент крутящий на валу двигателя. Тут же частотное регулировние. Поэтому Р=const. Вот.

[I.Cherry]

народ, все нормально.. Даешь регулятор нашим шлагбаумам! ..кстати , сегодня одного знакомого поспрашивал на эту тему - оказывается тема актуальна.

[kentawrik]

Меня интересует вопрос использования подобного двигателя для сверления плат. На МК я и сам управление накидаю - а вот грамотная сила меня интересует больше...