Tunne kolmivaiheisen AC-induktiomoottorin perusteet ja sen hallinta SVPWM: n avulla

Tunne kolmivaiheisen AC-induktiomoottorin perusteet ja sen hallinta SVPWM: n avulla

Jotkut edut, kuten edullinen hinta, kestävä rakenne, monimutkaisuus ja helppohoitoiset vaihtovirtamoottorit, johtavat siihen, että monet teolliset toiminnot suoritetaan Taajuusmuuttajat kuin DC-asemat. Vaihtovirta-induktiomoottori on erityistyyppinen sähkömoottori, jolla on omat tyypilliset ominaisuutensa ja suorituskykynsä käynnistyksen, nopeuden ohjauksen, suojausten ja niin edelleen.



AC-induktiomoottori

AC-induktiomoottori

Suorituskyky laajalla alueella sovellukset valmistaa kolmivaiheisia induktiomoottoreita osuus teollisuuden ajojärjestelmien asennetusta kapasiteetista on 85 prosenttia. Keskustelkaamme perustietoa tästä moottorista ja sen SVPWM: n erityisestä ohjaustekniikasta.






Kolmivaiheinen vaihtovirta-induktiomoottori

Kolmivaiheinen vaihtovirta-induktiomoottori on pyörivä sähkökone, joka on suunniteltu toimimaan kolmivaiheisella syötöllä. Tätä 3-vaiheista moottoria kutsutaan myös asynkroniseksi moottoriksi. Näitä vaihtomoottoreita on kahden tyyppisiä: orava- ja liukurengastyyppiset induktiomoottorit . Tämän moottorin toimintaperiaate perustuu pyörivän magneettikentän tuottamiseen.

3-vaiheinen induktiomoottorin rakenne

Nämä kolmivaiheiset moottorit koostuvat staattorista ja roottorista, joiden välillä ei ole sähköliitäntää. Nämä staattorit ja roottorit on rakennettu käyttämällä magneettisia ydinmateriaaleja hystereesin ja pyörrevirtahäviöiden vähentämiseksi.



3-vaiheinen induktiomoottorin rakenne

3-vaiheinen induktiomoottorin rakenne

Staattorin runko voidaan rakentaa valuraudasta, alumiinista tai valssatusta teräksestä. Staattorin runko tarjoaa tarvittavan mekaanisen suojauksen ja tuen staattorin laminoidulle ytimelle, käämeille ja muille ilmanvaihtojärjestelyille. Staattori on haavoitettu kolmivaiheisilla käämeillä, jotka ovat limittäin toistensa kanssa 120 asteen vaihesiirrossa, joka on sovitettu uritettuihin laminointeihin. Kolmen käämin kuusi päätä tuodaan esiin ja kytketään liitäntäkoteloon siten, että näitä käämejä virittää kolmivaiheinen päävirta.

Nämä käämit ovat kuparilangkaa, joka on eristetty lakalla, joka on asennettu eristettyihin uritettuihin laminointeihin. Kaikissa käyttölämpötiloissa tämä kyllästetty lakka pysyy jäykkänä. Näillä käämeillä on korkea eristysvastus ja korkea kestävyys suolaliuoksen ilmakehään, kosteuteen, emäksisiin höyryihin, öljyyn ja rasvaan jne. Kumpi sopii jännitetasolle, nämä käämit on kytketty jompaankumpaan tähti- tai delta-yhteydet .


Oravan häkin induktiomoottori

Oravan häkin induktiomoottori

Kolmivaiheisen vaihtovirta-induktiomoottorin roottori on erilainen liukurengas- ja oravakeho-induktiomoottoreilla. Liukurengastyyppinen roottori koostuu raskaista alumiini- tai kuparitangoista, jotka on oikosuljettu sylinterimäisen roottorin molempiin päihin. Induktiomoottorin akseli on tuettu kahteen laakeriin molemmissa päissä, jotta staattorissa voidaan pyörittää vapaasti ja kitkaa voidaan vähentää. Se koostuu pinosta teräslaminaatteja, jotka ovat tasaisin välein ja jotka on lävistetty sen ympärysmitan ympärille, johon eristämättömät raskaat alumiini- tai kuparitangot sijoitetaan.

Liukurengastyyppinen roottori koostuu kolmivaiheisista käämeistä, jotka on merkitty sisäisesti tähdellä toisesta päästä, ja muut päät tuodaan ulos ja liitetään roottorin akseliin kiinnitettyihin liukurenkaisiin. Ja korkean käynnistysmomentin kehittämiseksi nämä käämit on kytketty reostaattiin hiiliharjojen avulla. Tätä ulkoista vastusta tai reostaattia käytetään vain alkamisjaksolla. Kun moottori saavuttaa normaalin nopeuden, harjat ovat oikosulussa, ja haavaroottori toimii oravan häkkiroottorina.

3-vaiheisen induktiomoottorin toimintaperiaate

3-vaiheisen induktiomoottorin toimintaperiaate

3-vaiheisen induktiomoottorin toimintaperiaate

  • Kun moottoria viritetään kolmivaiheisella syötöllä, kolmivaiheinen staattorikäämi tuottaa pyörivän magneettikentän, jossa on 120 siirtymää vakiona suuruudeltaan ja joka pyörii synkronisella nopeudella. Tämä muuttava magneettikenttä katkaisee roottorin johtimet ja indusoi niissä virran Faradayn sähkömagneettisen induktion lakien periaatteen mukaisesti. Kun nämä roottorin johtimet ovat oikosulussa, virta alkaa kulkea näiden johtimien läpi.
  • Staattorin magneettikentän läsnä ollessa roottorin johtimet sijoitetaan, ja siksi Lorenzin voimaperiaatteen mukaan mekaaninen voima vaikuttaa roottorin johtimeen. Täten kaikki roottorin johtimien voimat, ts. Mekaanisten voimien summa, tuottavat roottoriin vääntömomentin, joka pyrkii siirtämään sitä pyörivän magneettikentän samaan suuntaan.
  • Tämän roottorin johtimen pyöriminen voidaan selittää myös Lenzin lailla, joka kertoo, että roottorin indusoidut virrat vastustavat sen tuotannon syytä, tässä tämä vastakohta on pyörivä magneettikenttä. Tämän seurauksena roottori alkaa pyöriä samaan suuntaan kuin staattorin pyörivä magneettikenttä. Jos roottorin nopeus on suurempi kuin staattorin nopeus, virtaa ei aiheudu roottoriin, koska syy roottorin pyörimiseen on roottorin ja staattorin magneettikenttien suhteellinen nopeus. Tätä staattoria ja roottorin kenttäeroa kutsutaan liukastumiseksi. Näin 3-vaiheista moottoria kutsutaan asynkroniseksi koneeksi staattorin ja roottorien välisen suhteellisen nopeuseron vuoksi.
  • Kuten edellä keskustelimme, staattorikentän ja roottorin johtimien välinen suhteellinen nopeus saa pyörimään roottoria tiettyyn suuntaan. Siten pyörimisen tuottamiseksi roottorin nopeuden Nr on aina oltava pienempi kuin staattorin kentän nopeus Ns, ja näiden kahden parametrin välinen ero riippuu moottorin kuormituksesta.

Vaihtovirta-induktiomoottorin nopeusero tai luisto annetaan seuraavasti

  • Kun staattori on paikallaan, Nr = 0, joten luistosta tulee 1 tai 100%.
  • Kun Nr on synkronisella nopeudella, luisto muuttuu nollaksi, joten moottori ei koskaan käy synkronisella nopeudella.
  • Kolmivaiheisen induktiomoottorin liukastuminen kuormitukselta täydelle kuormitukselle on noin 0,1% - 3%, minkä vuoksi induktiomoottoreita kutsutaan vakionopeusmoottoreiksi.

Kolmivaiheisen induktiomoottorin SVPWM-ohjaus

Yleisimmin induktiomoottoreiden ohjaamiseen käytetään PWM-invertteripohjaisia ​​taajuusmuuttajia. Nämä verrattuna kiinteisiin taajuusmuuttajiin PWM sukeltaa hallintaan sekä virran jännitteen suuruus ja taajuus että induktiomoottoriin kohdistettu jännite. Muuttamalla virtakytkimen portteihin syötettyjä PWM-signaaleja, näiden taajuusmuuttajien toimittama tehon määrä vaihtelee myös siten, että saavutetaan kolmivaiheinen induktiomoottorin nopeuden säätö.

Kolmivaiheisen induktiomoottorin SVPWM-ohjaus, Edgefxkits.com

Kolmivaiheisen induktiomoottorin SVPWM-ohjaus, Edgefxkits.com

Kolmivaiheisten moottorikäyttöjen ohjaamiseen käytetään useita pulssinleveyden modulointimenetelmiä (PWM). Mutta yleisimmin käytetään Sine PWM: ää (SPWM) ja avaruusvektoria PWM (SVPWM). Verrattuna SPWM: ään SVPWM-ohjaus antaa korkeamman perusjännitteen ja pienemmän harmonisen sisällön. Tässä olemme antaneet tämän SVPWM-ohjauksen käytännön toteutuksen 8051 mikro-ohjainta .

Alla olevassa piirissä käytetään kolmitasoista jännitemuuntajaa, jotta saadaan kolme lähtöjännitettä, joka riippuu DC-väylän jännitteestä. Yksivaiheinen syöttö tasataan tasavirran syöttämiseksi sekä mikro-ohjainpiiriin että invertteripiireihin. 8051 Mikrokontrolleri on ohjelmoitu tuottamaan SVPWM-signaaleja, jotka annetaan porttiohjaimen IC: lle.

Lohkokaavio 3-vaiheisen induktiomoottorin SVPWM-ohjauksesta, kirjoittanut Edgefxkits.com

Lohkokaavio 3-vaiheisen induktiomoottorin SVPWM-ohjauksesta, kirjoittanut Edgefxkits.com

Taajuusmuuttajapiiri käsittää kuusi MOSFET-yksikköä vaihtelevan kolmivaiheisen syötön tuottamiseksi, kutakin vaihetta varten käytetään kahta MOSFET-yksikköä. Nämä MOSFET-portit on kytketty porttiohjaimen IC: hen. Vastaanotettuaan PWM-signaalit mikro-ohjaimen portin ohjainkytkimistä MOSFETit niin, että vaihteleva vaihtovirtajännite syntyy. Siksi tämä muuttuja AC jännitteen ja taajuuden muutoksella vaihtelee moottorin nopeus .

Tämä on perustietoa vaihtovirta-induktiomoottorista, jonka rakenne ja toimintaperiaate ovat. Tämän lisäksi SVPWM-tekniikalla moottorin nopeuden säätämiseksi on monia etuja kuin muilla PWM-tekniikoilla, kuten edellä nähtiin. Jos epäilet ohjelmoiva mikrokontrolleri SVPWM-tekniikan toteuttamiseksi siinä voit ottaa meihin yhteyttä kommentoimalla alla.

Valokuvahyvitykset: