Regulação de velocidade de um motor de indução

Os mais comuns são os seguintes métodos de controle da velocidade de um motor assíncrono: uma mudança na resistência adicional do circuito do rotor, uma mudança na tensão fornecida ao enrolamento do estator, uma mudança na frequência da tensão de alimentação, bem como como mudar o número de pólos.

Regulação da velocidade de um motor de indução pela introdução de resistores no circuito do rotor

Introdução resistores no circuito do rotor leva a um aumento nas perdas de potência e uma diminuição na velocidade do rotor do motor devido ao aumento do escorregamento, pois n = nО (1 — s).

Figo. 1 segue-se que, à medida que a resistência no circuito do rotor aumenta com o mesmo torque, a velocidade do motor diminui.

Dureza características mecânicas diminui significativamente com a diminuição da velocidade de rotação, o que limita a faixa de controle a (2 — 3): 1. A desvantagem desse método são as perdas significativas de energia, que são proporcionais ao escorregamento. Tal ajuste só é possível para motor de rotor. 

Regulação da velocidade de rotação de um motor de indução alterando a tensão do estator

Uma mudança na tensão aplicada ao enrolamento do estator de um motor assíncrono permite ajustar a velocidade usando meios técnicos e esquemas de controle relativamente simples. Para fazer isso, um regulador de tensão é conectado entre uma rede de corrente alternada com tensão padrão U1nom e o estator do motor elétrico.

Ao ajustar a velocidade motor assíncrono mudança na tensão aplicada ao enrolamento do estator, o momento crítico Mcr motor assíncrono varia em proporção ao quadrado da tensão aplicada ao motor Uret (Fig. 3) e o escorregamento de Ureg não depende.

Arroz. 1. Características mecânicas de um motor de indução com rotor bobinado em diferentes resistências de resistores incluídos no circuito do rotor

Arroz. 2. Esquema para regular a velocidade de um motor de indução alterando a tensão do estator

Arroz. 3. Características mecânicas de um motor de indução ao alterar a tensão aplicada aos enrolamentos do estator

Se o momento de resistência da máquina acionada for maior Torque de partida do motor elétrico (Ms> Mstart), então o motor não irá girar, então é necessário dar a partida na tensão nominal Unom ou em marcha lenta.

Assim, é possível regular a velocidade de rotação dos motores de indução tipo gaiola de esquilo apenas com uma carga semelhante a um ventilador. Além disso, devem ser usados ​​motores especiais de alto escorregamento. A faixa de controle é pequena, até nkr.

Para alterar a tensão, aplique autotransformadores trifásicos e reguladores de tensão tiristores.

Arroz. 4.Esquema do regulador de tensão tiristor do sistema de controle de velocidade em malha fechada - motor de indução (TRN - IM)

Controle de circuito fechado de um motor assíncrono feito de acordo com o esquema do regulador de tensão do tiristor - o motor elétrico permite ajustar a velocidade de um motor assíncrono com escorregamento aumentado (esses motores são usados ​​​​em unidades de ventilação).

Regulação da velocidade de rotação de um motor de indução alterando a frequência da tensão de alimentação

Como a frequência de rotação do campo magnético do estator não = 60e/p, o ajuste da velocidade de rotação do motor de indução pode ser realizado alterando a frequência da tensão de alimentação.

O princípio do método de frequência para regular a velocidade de um motor assíncrono reside no fato de que, alterando a frequência da tensão de alimentação, de acordo com a expressão com um número constante de pares de pólos p, a velocidade angular pode ser alterada pelo campo magnético do estator.

Este método fornece controle de velocidade suave em uma ampla faixa e as características mecânicas têm alta rigidez.

Para obter alto desempenho energético de motores assíncronos (coeficientes de potência, eficiência, capacidade de sobrecarga), é necessário alterar a tensão de alimentação simultaneamente com a frequência. A lei da mudança de tensão depende da natureza do momento de carga Ms. Com carga de torque constante, a tensão do estator deve ser controlada proporcionalmente à frequência.

Um diagrama esquemático de um acionamento elétrico de frequência é mostrado na fig. 5, e as características mecânicas do IM sintonizado em frequência são mostradas na Fig. 6.

Arroz. 5.Esquema do conversor de frequência

Arroz. 6. Características mecânicas de um motor assíncrono com regulagem de frequência

À medida que a frequência f diminui, o momento crítico diminui ligeiramente na região de baixas velocidades de rotação. Isso se deve a um aumento na influência da resistência ativa do enrolamento do estator com uma diminuição simultânea na frequência e na tensão.

A velocidade do motor assíncrono de regulação de frequência permite alterar a velocidade na faixa (20 — 30): 1. O método de frequência é o mais promissor para regular um motor assíncrono com um rotor em uma gaiola de esquilo. As perdas de energia com esse arranjo são pequenas porque as perdas por escorregamento são mínimas.

Os mais modernos conversores de frequência construídos de acordo com o esquema de dupla conversão. Eles consistem das seguintes partes principais: link CC (retificador não controlado), inversor de potência de pulso e sistema de controle.

O link CC consiste em um retificador não controlado e um filtro. A tensão alternada da rede de alimentação é convertida em tensão de corrente contínua.

O inversor de pulso trifásico de energia contém seis interruptores de transistor. Cada enrolamento do motor é conectado por meio de sua chave correspondente aos terminais positivo e negativo do retificador. O inversor converte a tensão retificada em uma tensão alternada trifásica da frequência e amplitude desejadas, que é aplicada aos enrolamentos do estator do motor elétrico.

Nos estágios de saída do inversor, os interruptores de energia são usados ​​como interruptores. transistores IGBT… Em comparação com os tiristores, eles têm uma frequência de comutação mais alta, o que lhes permite produzir um sinal de saída senoidal com distorção mínima.Regulação da frequência de saída As tensões a jusante e de saída são realizadas por alta frequência modulação de largura de pulso.

Controlando a velocidade de comutação de um par de pólos do motor de indução

O controle de velocidade escalonado pode ser executado usando motores de indução de várias velocidades tipo gaiola de esquilo. 

Da expressão no = 60e/p segue-se que quando o número de pares de pólos p muda, são obtidas características mecânicas com diferentes velocidades de rotação para o campo magnético do estator. Como o valor de p é determinado por números inteiros, a transição de uma característica para outra no processo de ajuste é gradual.

Existem duas maneiras de alterar o número de pares de pólos. No primeiro caso, dois enrolamentos com diferentes números de pólos são colocados nas ranhuras do estator. Quando a velocidade muda, um dos enrolamentos é conectado à rede.No segundo caso, o enrolamento de cada fase é composto por duas partes que são conectadas em paralelo ou em série. Nesse caso, o número de pares de pólos muda por um fator de dois.

Arroz. 7. Esquemas de comutação dos enrolamentos de um motor assíncrono: a — de estrela simples para estrela dupla; b — de um triângulo a uma estrela dupla

O controle de velocidade alterando o número de pares de pólos é econômico e as características mecânicas mantêm a rigidez. A desvantagem deste método é a natureza escalonada da mudança na velocidade do motor de indução do rotor de gaiola de esquilo. Motores de duas velocidades estão disponíveis com 4/2, 8/4, 12/6 pólos. O motor elétrico de quatro velocidades de 12/8/6/4 pólos possui dois enrolamentos de comutação.

Materiais usados ​​do livro Daineko V.A., Kovalinsky A.I. Equipamentos elétricos de empresas agrícolas.