Частота вращения: формула

Двигатели переменного напряжения есть трёх типов: синхронные, угловая скорость ротора которых совпадает с угловой частотой магнитного поля статора; асинхронные – в них вращение ротора отстаёт от вращения поля; коллекторные, конструкция и принцип действия которых аналогичны двигателям постоянного напряжения.

Синхронная скорость

Скорость вращения электромашины переменного тока зависит от угловой частоты магнитного поля статора. Эта скорость называется синхронной. В синхронных двигателях вал вращается с той же быстротой, что является преимуществом этих электромашин.

Для этого в роторе машин большой мощности есть обмотка, на которую подаётся постоянное напряжение, создающее магнитное поле. В устройствах малой мощности в ротор вставлены постоянные магниты, или есть явно выраженные полюса.

Скольжение

В асинхронных машинах число оборотов вала меньше синхронной угловой частоты. Эта разница называется скольжение «S». Благодаря скольжению в роторе наводится электрический ток, и вал вращается. Чем больше S, тем выше вращающий момент и меньше скорость. Однако при превышении скольжения выше определённой величины электродвигатель останавливается, начинает перегреваться и может выйти из строя. Частота вращения таких устройств рассчитывается по формуле на рисунке ниже, где:

• n – число оборотов в минуту,
• f – частота сети,
• p – число пар полюсов,
• s – скольжение.

Формула расчёта скорости асинхронного двигателя

Такие устройства есть двух типов:

• С короткозамкнутым ротором. Обмотка в нём отливается из алюминия в процессе изготовления;
• С фазным ротором. Обмотки выполнены из провода и подключаются к дополнительным сопротивлениям.

Регулировка частоты вращения

В процессе работы появляется необходимость регулировки числа оборотов электрических машин. Она осуществляется тремя способами:

• Увеличение добавочного сопротивления в цепи ротора электродвигателей с фазным ротором. При необходимости сильно понизить обороты допускается подключение не трёх, а двух сопротивлений;
• Подключение дополнительных сопротивлений в цепи статора. Применяется для запуска электрических машин большой мощности и для регулировки скорости маленьких электродвигателей. Например, число оборотов настольного вентилятора можно уменьшить, включив последовательно с ним лампу накаливания или конденсатор. Такой же результат даёт уменьшение питающего напряжения;
• Изменение частоты сети. Подходит для синхронных и асинхронных двигателей.

Внимание! Скорость вращения коллекторных электродвигателей, работающих от сети переменного тока, не зависит от частоты сети.

Что такое асинхронный двигатель?

Электродвигатели переменного тока нашли довольно широкое применение в различных сферах нашей жизнедеятельности, в подъемно транспортном, обрабатывающем, измерительном оборудовании. Они используются для превращения электрической энергии, которая поступает от сети, в механическую энергию вращающегося вала. Чаще всего используются именно асинхронные преобразователи переменного тока. В них частота вращения ротора и статора отличаются. Между этими активными элементами обеспечивается конструктивный воздушный зазор.

И статор, и ротор имеют жесткий сердечник из электротехнической стали (наборного типа, из пластин), выступающий в роли магнитопровода, а также обмотку, которая укладывается в конструктивные пазы сердечника. Именно способ организации или укладки обмотки ротора является ключевым критерием классификации этих машин.

Двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКР)

Здесь используется обмотка в виде алюминиевых, медных или латунных стержней, которые вставляются в пазы сердечника и с обеих сторон замыкаются дисками (кольцами). Тип соединения этих элементов зависит от мощности двигателя: для малых значений используют метод совместной отливки дисков и стержней, а для больших – раздельное изготовление с последующей сваркой между собой. Обмотка статора подключается с использованием схем «треугольника» или «звезды».

Двигатели с фазным ротором

К сети подключается трехфазная обмотка ротора, посредством контактных колец на основном валу и щеток. За основу принимается схема «звезда». На рисунке внизу представлена типичная конструкция такого двигателя.

Способы изменения скорости

Для многих видов двигателей применяют такие варианты регулировки скорости:

• регулирование напряжения питания;
• схемы подключения обмоток моторов с несколькими скоростями;
• частотный метод изменения токовых значений;
• применение коммутатора электронного типа.

Регулятор напряжения позволяет применять простые устройства для мягкой регулировки ступенчатого типа скорости. Для асинхронных двигателей с внешним ротором целесообразно изменять сопротивление якоря, оптимизации оборотов мотора. В этом случае значение скорости будет изменяться в значительном интервале.

Электродвигатели с фазным ротором

Мощность моторов – от 30 до 315 кВт. Все двигатели соответствуют классу защиты IP23 и могут эксплуатироваться при температуре от -15℃ до +40℃.

Преимущества электродвигателей Omec Motors:

• поддержание высокого пускового крутящего момента при низких пусковых токах,
• устойчивость к частым кратковременным механическим перегрузкам,
• поддержание заданной скорости вращения при перегрузках,
• экономичность за счет снижения силы пусковых токов,
• совместимость с автоматическими устройствами пуска,
• линия низкой подачи,
• отсутствие механических повреждениях при частых стартах иили длительном времени старта.

Специалисты Omec Motors будут рады помочь с выбором подходящего электродвигателя. Возможно также индивидуальное изготовление мотора по ТЗ.

OMSR-RT

Производство и продажа надежных промышленных электродвигателей с фазным ротором. Низкие цены, быстрая доставка со складаOMSR-RT

Асинхронные электродвигатели получили широкое распространение в промышленности. Благодаря простоте конструкции, надежности и доступной цене, такие моторы являются оптимальным выбором для различных видов производств. Однако обычный асинхронный двигатель не позволяет изменять частоту вращения произвольным образом. Угловая скорость вращения вала в таких электродвигателях постоянна и привязана к количеству полюсов обмотки статора.

Появление асинхронных моторов с фазным ротором позволило решить эту проблему. Такой двигатель дает возможность изменять частоту вращения во время эксплуатации – следовательно, появляется возможность подключения оборудования, которое требует регулировки оборотов. К такому оборудованию относятся, например, краны, вентиляторы, конвейеры, дозирующие машины и т.п.

Возможность изменять скорость вращения влияет также и на способность электродвигателя к плавному разгону. Пусковой ток мотора может быть достаточно большим, а время запуска – продолжительным. При этом пусковые токи сильно нагревают обмотку статора, что способно сократить срок службы двигателя. Нагрузки ложатся и на вал, и на подшипники – все это уменьшает ресурс работы мотора. Электродвигатели с фазным ротором позволяют осуществлять плавный пуск, который решает перечисленные выше проблемы.

Электродвигатели с фазным ротором от Omec Motors

Компания Omec Motors поставляет современные промышленные электродвигатели с фазным ротором в чугунной или сварной раме с фланцем.

Преимущества и недостатки электродвигателя с фазным ротором

Широкое распространение АД с фазным ротором получил за счет ряда серьезных преимуществ перед другими машинами подобного рода. Среди них следует отметить большой вращающий момент при запуске, а также относительно постоянную скорость вращения даже при высоких нагрузках. Такие электродвигатели для запуска требуют меньший пусковой ток, а конструкция позволяет использовать автоматические пусковые устройства. Кроме того, эти электрические машины хорошо переносят продолжительные перегрузки.

Как и любой электрический механизм, электродвигатели с фазным ротором имеют ряд недостатков:

• Чувствительность к перепадам напряжения;
• Большие габаритные размеры
• Высокая стоимость;;
• Более сложная конструкция за счет цепи ротора с добавочным сопротивлением;
• Меньшие показатели коэффициента мощности и КПД (относительно АД с короткозамкнутым ротором).

• 1

Регулятор скорости асинхронного двигателя на микроконтроллере

Сообщение #1 neoblack » 05 авг 2020, 23:20

Здравствуйте, не может никто подкинуть схему (желательно очень попроще) регулятора скорости асинхронного двигателя 60 ватт с таходатчиком? Пойдет и на анализе тока без тахо, главное чтобы поддерживал скорость на минимуме оборотов и обороты можна было регулировать с помоoью микроконтроллера ардуино, stm32. например через оптопару.
Просто пробовал схему с переменным реизистором на U2010B чето вообще не смог завести нормально, крутиться на максимальных оборотах еле-еле, даже не дошел городить схему управления контроллера.

Регулирует нормально US-52 регулятор, но там слишком много всякой електроники

Регулятор скорости асинхронного двигателя на микроконтроллере

Сообщение #2 AnSm » 05 авг 2020, 23:30

Регулятор скорости асинхронного двигателя на микроконтроллере

Сообщение #3 neoblack » 05 авг 2020, 23:51

US52 вот его схема внизу. Слишком сложна для повторения. Работает прекрасно во всем положении регулятора, регулируются обороты асинхронника от нуля до максимума. Подключен таходатчик, даже на минимуме не могу затормозить движок рукой. Простым открывание симистора регулируются обороты. Внизу фото регулятора, схема, осциллограмма открывания симистора. Можна сделать такое же попроще и с контролем регулирования скорости контроллером?

Отправлено спустя 5 минут 1 секунду:
Вот двигатель какой. И осциллограмма открывания симистора на контроллере -стандартный диммер с включением симистора и отключением его при переходе через ноль (движок работает очень хреново, очень малая регулировка скорости и вот выставил обороты небольшие, бац движое резко ускоряеться и выходит на максимум).
Чето вообще не могу понять как можна сделать вот такие острые пики отключения симистора, как на регуляторе первая картинка.

Вложения Регулятор скорости асинхронного двигателя на микроконтроллере — Triac_75.gif (4.91 КБ) 628 просмотров

Регулятор скорости асинхронного двигателя на микроконтроллере

Сообщение #4 T-Duke » 06 авг 2020, 19:38

Вот ни разу не поверю, что асинхронник вменяемо регулируется этой схемой. Может Вы спутали коллекторный двигатель с асинхронным? Чтобы регулировать асинхронный двигатель, нужно регулировать частоту переменного напряжения, питающего двигатель.
Для регулировки асинхронного привода используются инверторы. Там сетевое напряжение выпрямляется в постоянное, от него питается мост инвертора. Инвертор в свою очередь превращает постоянное напряжение в переменное, но уже регулируемой частоты. Фазоимпульсный регулятор не меняет частоту напряжения питающего двигатель, он только регулирует количество энергии передаваемой в нагрузку за полупериод сетевой синусоиды. Регулировать нагреватель выйдет. Регулировать асинхронник нет.

На фото показан однофазный асинхронник. Чтобы его нормально регулировать, нужно собирать специальный двухфазный инвертор, и выбрасывать конденсатор. А тот фазоимпульсный регулятор что на фото, не пригоден для регулировки асинхронного привода. Нужны гранаты другой системы.

Регулятор скорости асинхронного двигателя на микроконтроллере

Сообщение #5 neoblack » 06 авг 2020, 22:12

Вот ссылка на видео как регулирует обороты. И схема внутри что я дал, могу вскрыть и показать. (да там редуктор, потому и макс скорость такая)
https://photos.app.goo.gl/2dbLNLvK2yedbrAX9

И на осциллограмме вот конкретно импульсы что идут на него

Отправлено спустя 3 минуты 12 секунд:
Да и вот еще одна схема для регулировки оборотов асинхронника, тот же симисторв вкл и выкл, и никаких извращений не нужно. Просто сложные чуть схемы. Мне бы с помощью контроллера как-то

Вложения

Регулятор скорости асинхронного двигателя на микроконтроллере

Сообщение #6 AnSm » 06 авг 2020, 22:34

Регулятор скорости асинхронного двигателя на микроконтроллере

Сообщение #7 neoblack » 06 авг 2020, 22:46

И как объяснить регулировку оборотов асинхронника на видео? Чудеса?

И на схеме не увидели движок с кондером? и пусковую обмотку тоже не видно? там возле симистора?

Вложения

Регулятор скорости асинхронного двигателя на микроконтроллере

Сообщение #8 AnSm » 06 авг 2020, 23:10

А кто вам сказал, что там асинхронник? По всем ссылкам, кроме одной, двигатель 5i60rgu стредуктором или без, является регулируемым однофазным двигателем с изменением оборотов от 90 до 1400 с не большим. Что прямо говорит о коллекторном двигателе. Лишь в одном месте не грамотные продаваны, написали что двигатель аснхронный. Ваша ссылка говорит подробно о том же, что я вам и пояснял. Название Однофазный говорит лишь о том, что двигатель питается от однофазной сети, а не о том, что двигатель асинхронный. По регулировке на видео явно коллекторный двигатель.

Отправлено спустя 10 минут 53 секунды:
Поймите, если бы было все так просто с регулировкой скорости асинхронников, никто бы и не стал изобретать частотные преобразователи.

Регулятор скорости асинхронного двигателя на микроконтроллере

это скорее всего 2-х обмоточный асинхронный с конденсатором
переключением кондёра с одной обмотки на другую меняют направление вращения ( релюхой внутри преобразователя или вовсе перепайкой проводов)
инвертора достаточно и однофазного
но при отсутствии вменяемых требований по моменту и вообще по стабильности работы и так как есть сойдёт , на обратной связи там даже не энкодер а тахогенератор у нас вроде
похожие привода стоят у нас на маркираторных машинах на транспортёрчиках
регулирование -как из ж*пы -ну в смысле непоймикак , но лазер или струйная головка сама отследит когда и где маркировать , там где нужна точность давно выкинули эти привода в помойку и заменили на
3-х фазные инвертора с обычными асинхронниками

Какой двигатель лучше выбрать?

Асинхронный или коллекторный? Синхронный или асинхронный? Сказать однозначно, что определенный тип двигателя лучше, точно нельзя. В пользу асинхронных моделей говорят их следующие преимущества.

• Относительно небольшая стоимость
• Низкие эксплуатационные затраты
• Отсутствие необходимости в преобразователях при включении в сеть (только для нагрузок, не нуждающихся в регулировании скорости)
• Отсутствие потребности в дополнительном источнике питания – в отличие от синхронных аналогов

Тем не менее, у асинхроников есть недостатки. А именно:

• Малый пусковой момент
• Высокий пусковой ток
• Отсутствие возможности регулировки скорости при подключении к сети
• Ограничение максимальной скорости частотой сети
• Высокая зависимость электромагнитного момента от напряжения питающей сети
• Низкий мощностной коэффициент – в отличие от синхронных агрегатов

Тем не менее, все перечисленные недостатки можно устранить, если питать асинхронный двигатель от статического частотного преобразователя. Кроме того, если соблюдать правила эксплуатации и не перегружать агрегаты, то они исправно прослужат длительный срок.

Но даже несмотря на то, что синхронные машины обладают довольно конкурентными преимуществами, большинство двигателей сегодня – именно асинхронные. Промышленность, сельское хозяйство, ЖКХ и многие другие отрасли используют именно их за счет высокого КПД. Но коэффициент полезного действия может значительно снижаться за счет таких параметров, как:

• Высокий пусковой ток
• Слабый пусковой момент
• Рассинхрон между механическим моментом на валу привода и механической нагрузкой (это провоцирует высокий рост силы тока и избыточные нагрузки при запуске, а также снижение КПД при пониженной нагрузке)
• Невозможность точной регулировки скорости работы прибора

Другими факторами, от которых зависит КПД асинхронного электродвигателя, являются:

• степень загрузки двигателя по отношению к номинальной
• конструкция и модель
• степень износа
• отклонение напряжения в сети от номинального.

Как избежать снижения КПД?

• Обеспечение стабильного уровня загрузки – не ниже 75%
• Увеличение мощностного коэффициента
• Регулировать напряжение и частоту подаваемого тока

Для этого используются:

• Частотные преобразователи – они плавно изменяют скорость вращения двигателя путем изменения частоты питающего напряжения
• Устройства плавного пуска – они ограничивают скорость нарастания пускового тока и его предельное значение, как одни из факторов, из-за которых падает КПД

Итак, асинхронный двигатель имеет довольно широкую область использования и применяется во многих хозяйственных и производственных сферах деятельности. У нас, в компании РУСЭЛТ, представлен широкий выбор электродвигателей данного типа, приобрести который вы можете по ценам, которые ощутимо выгоднее, чем у конкурентов.