Jak regulovat otáčky motoru?
V tomto článku budeme hovořit o regulaci otáček jednofázových motorů. Jaké metody existují? Existují specializované měniče pro jednofázové motory?
— Regulace otáček jednofázových motorů
podíl
26. listopadu 2021 15:34
Jednofázové motory jsou široce používány jak v každodenním životě, tak v malé výrobě, kde je k dispozici pouze jednofázové napájení 220V. Výkonový rozsah takových motorů je omezený a obvykle nepřesahuje 3,7 kW. Nejčastějším příkladem potřeby regulace otáček je domácí ventilátor.
Nejběžnější konstrukce jednofázového motoru obsahuje dvě vinutí – pracovní vinutí a vinutí s fázovým posunem. Pracovní je připojena k síti 220V přímo a přídavná je připojena přes kondenzátor, který posouvá fázi o 90 stupňů, čímž vzniká rotující magnetické pole. Proto se takové motory také nazývají dvoufázové nebo kondenzátorové motory.
Schéma jednofázového motoru
Mezi způsoby regulace jednofázových motorů běžných v domácím použití lze rozlišit následující:
Tyristorový regulátor
Tato metoda využívá polovodičové prvky – tyristory nebo triaky, které „odříznou“ části své napěťové půlvlny, v důsledku čehož se změní efektivní hodnota napětí.
Tento způsob je opodstatněný pouze u motorů s nízkým výkonem, regulace je možná v omezeném rozsahu a za provozu lze pozorovat hluk a cukání motoru.
Schéma a vzhled tyristorového regulátoru
Pomocí autotransformátoru
Autotransformátor je transformátor s jedním vinutím a odbočkami z některých závitů.
Spínač zase připojuje motor k jednomu z kohoutků a ovládání je stupňovité, nikoli plynulé. Motor tedy může pracovat pouze při několika pevných otáčkách, určených počtem odboček autotransformátoru. Je třeba také poznamenat, že samotný autotransformátor má značné rozměry a hmotnost.
Regulační obvod autotransformátoru
Autotransformátorový regulátor
Tranzistorový regulátor napětí
Tato metoda se také nazývá elektronický autotransformátor nebo regulátor PWM. Metoda je založena na pulzní šířkové modulaci (PWM) a hlavními prvky jsou IGBT tranzistory. Tranzistory jsou spínány s frekvencí až 50 kHz a změna šířky pulsů a pauz mezi nimi vede ke změně výstupního napětí.
Obvod tranzistorového regulátoru
PWM regulátor
Všechny výše uvedené metody jsou relevantní pouze pro jednoduché aplikace a nízké výkony motoru, přibližně do 0,37 kW. Co dělat, když je výkon motoru větší a je za to odpovědná aplikace?
Regulace frekvence
S rozvojem technologie se na trhu objevily frekvenční měniče (FC), včetně pro jednofázové motory, schopné provozu bez vyjmutí kondenzátoru z motoru. Na vstupu takového měniče je 1ph 220V a na výstupu je také 1ph 220V, ale s možností regulace frekvence. Zároveň má střídač všechny potřebné ochrany a funkčnost pro připojení externích čidel a ovládání. Chod motoru z takového měniče je stabilní a měkký.
Invertor pro jednofázový motor
Existují však také omezení. Například rozsah výkonu je pouze od 0,37. 1,1 kW, zatímco jednofázové motory jsou k dispozici až do 3,7 kW. Dalším omezením je malá úprava frekvence nad nominální. Tomu zabrání kondenzátor nainstalovaný v obvodu vinutí motoru s fázovým posunem, protože jeho odpor přímo závisí na frekvenci proudu. Hlavní nevýhodou specializovaných měničů pro jednofázové motory je jejich cena.
Zde vyvstává otázka: jaké alternativní možnosti existují? Jak vyměnit jednofázový motor, aby byl zachován výkon a pokud možno ušetřili peníze?
Existují obecné průmyslové invertory s napájením na vstupu 1 fáze 220V, ale produkující plné 3 fáze s napětím 220V na výstupu. K provozu takových měničů se používají klasické třífázové motory, jejichž rozsah a výkonový rozsah je širší.
Obecný průmyslový invertor + standardní třífázový motor
Porovnejme cenu dvou sad
Jednofázový motor + specializovaný měnič pro jednofázový motor
Třífázový motor + obecný průmyslový invertor s napájením 220V na vstupu (a na výstupu 3F 220V).
Jak je patrné ze srovnávací tabulky, při výměně motoru za třífázový a použití obecného průmyslového měniče je úspora více než 50 %. Kromě ekonomických výhod získává uživatel kompletní systém pohonu bez nevýhod spojených s jednofázovými měniči.
1. Obecné průmyslové měniče s napájením 220V mají větší výkonový rozsah – až 2,2 kW
2. Rozsah řízení frekvence v takovém systému není omezen motorem a může se pohybovat od 0 do 500 Hz.
Sčítání — pro malé motory v domácnosti je vhodná jakákoliv metoda regulace napětí: autotransformátor, tyristor nebo PWM regulátor. V aplikacích, kde motor nelze z konstrukčních důvodů vyměnit a požadavky na regulaci jsou vysoké, použijte drahé specializované měniče pro jednofázové motory. V ostatních případech by bylo nejracionálnějším řešením nahradit jednofázový motor 220V třífázovým motorem 220V a řídit jej pomocí běžného průmyslového měniče s napájením 220V.