Регулятор оборотов электродвигателя без потери мощности

Устройство и принцип работы частотного регулятора

Принцип частотного регулирования основан на зависимости угловой скорости вращения ротора от частоты напряжения на обмотках статора. С появлением IGBT-транзисторов и GTO-тиристоров наибольшее распространение получила схема преобразования частоты на базе широтно-импульсного модулятора.

Такие преобразователи частоты состоят:

• Из силового выпрямителя с С или LC фильтром для сглаживания пульсаций.
• Из инвертора на IGBT-транзисторах для преобразования постоянного напряжения в переменное, заданной частоты и амплитуды.
• Из блока управления для генерации отпирающих силовые транзисторы импульсов.

Переменное напряжение выпрямляется и преобразуется в постоянное, затем снова инвертируется в переменное. Частота на силовом выходе ПЧ определяется длительностью отпирающих силовые транзисторы импульсов, поступающих со схемы управления.

Такой способ регулирования позволяет изменять частоту и амплитуду напряжения в силовой цепи электродвигателя, а значит управлять скоростью вращения ротора и моментом на валу электрической машины.

Ремонт — что можно сделать своими руками

В случае серьезных поломок, конечно, лучше обратиться в мастерскую. Но во многих случаях вы справитесь сами. Если речь идет об инструменте Dremel, его несложно разобрать – достаточно открутить винты и поддеть отверткой детали корпуса. Они легко расходятся.

Устройство электрогравёра

Станок состоит из двигателя (статора, якоря), шпинделя (вала), щеток, системы охлаждения, наконечника, к которому крепится оборудование. Некоторые модели оснащены переключателем скорости, силы удара, электроникой (экран, показывающий количество оборотов). Но общий принцип остается прежним.

Электрогравер легко разбирается: достаточно открутить винты и, рычагом отвертки, отделить корпус

Внутреннее устройство электрогравера: 1 – переключатель скоростей, 2 – щетки по бокам, 3 – мотор, 4 – «вентилятор» на якоре, 5 – кнопка остановки; 6 – наконечник.

Аппарат издает нехарактерный звук, усиливается поток воздуха из вентилятора

Возможно, якорь прилип к статору. Одна из причин – выход из строя резинового кольца: со временем муфта может износиться или даже сломаться. Для замены сцепления необходимо разобрать не только сам корпус, но и двигатель.

Перегрев

Если машина слишком быстро перегревается, подшипники могут забиться грязью, и их необходимо очистить и смазать. Снимать якорь необходимо, подшипники снимать с него не нужно. Сначала с помощью шила аккуратно снимите пыльники, затем промойте колодки керосином. Очень тщательно промыть. Для этого, что касается смазки, можно использовать шприц. Если при разборке пыльники деформировались, их нужно расправить – для этого удобна небольшая плоская отвертка.

Плохо переключаются обороты

Переключатель может быть неисправен из-за забитой пыли – мелких частиц, которые разлетаются во время работы. Для этого нужно разобрать прибор и почистить. Очень эффективно продуть инструмент изнутри сжатым воздухом. Удалите оставшуюся пыль кистью.

Регулятор оборотов электродвигателя 220В

Качественный и надёжный контроллер скорости вращения для однофазных коллекторных электродвигателей можно сделать на распространённых деталях буквально за 1 вечер. Эта схема имеет встроенный модуль обнаружения перегрузки, обеспечивает мягкий пуск управляемого двигателя и стабилизатор скорости вращения мотора. Работает такой блок с напряжением как 220, так и 110 вольт.

Технические параметры регулятора

• напряжение питания: 230 вольт переменного тока
• диапазон регулирования: 5…99%
• напряжение нагрузки: 230 В / 12 А (2,5 кВт с радиатором)
• максимальная мощность без радиатора 300 Вт
• низкий уровень шума
• стабилизация оборотов
• мягкий старт
• размеры платы: 50×60 мм

Принципиальная электросхема

Схема регулятор мотора на симисторе и U2008 Схема модуля системы регулирования основана на генераторе ШИМ импульсов и симисторе управления мотором — классическая схемотехника для подобных устройств. Элементы D1 и R1 обеспечивают ограничение величины напряжения питания до значения безопасной для питания микросхемы генератора. Конденсатор C1 отвечает за фильтрацию напряжения питания. Элементы R3, R5 и P1 являются делителем напряжения с возможностью его регулирования, который используется для задания величины мощности, подаваемой в нагрузку. Благодаря применению резистора R2, непосредственно входящего в цепь поступления на м/с фазы, внутренние блоки синхронизированы с симистором ВТ139.

Полезное: Преобразователь напряжения повышающий без трансформатора

Печатная плата

На следующем рисунке показано расположение элементов на печатной плате

Во время монтажа и запуска следует обратить внимание на обеспечение условий безопасной работы — регулятор имеет питание от сети 220В и его элементы непосредственно подключены к фазе

Принципиальная схема регулятора оборотов мотора

Схема состоит из двух частей: дифференциального усилителя и стабилизатора напряжения. Первая часть занимается измерением температуры и обеспечивает напряжение, пропорциональное температуре, когда она превышает установленный порог. Это напряжение является управляющим для стабилизатора напряжения, выход которого контролирует питание вентиляторов.

Схема регулятора оборотов электродвигателя постоянного тока приведена на рисунке. Основа — компаратор U2 (LM393), работающий в этой конфигурации как обычный операционный усилитель. Первая его часть U2A работает как усилитель дифференциальный, чьи условия работы определяют резисторы R4-R5 (47k) и R6-R7 (220k). Конденсатор C10 (22pF) улучшает стабильность усилителя, а R12 (10k) подтягивает выход компаратора к плюсу питания.

На один из входов дифференциального усилителя подается напряжение, которое образуется через делитель, состоящий из R2 (6,8k), R3 (680 Ом) и PR1 (500 Ом), и фильтруется с помощью C4 (100nF). На второй вход этого усилителя поступает напряжение с датчика температуры, который в данном случае один из разъемов транзистора T1 (BD139), поляризованный небольшим током с помощью R1 (6,8k).

Конденсатор C2 (100nF) был добавлен, чтобы фильтровать напряжение с датчика температуры. Полярность датчика и делителя опорного напряжения задает стабилизатор U1 (78L05) вместе с конденсаторами C1 (1000uF/16V), C3 (100nF) и C5 (47uF/25V), предоставляя стабилизированное напряжение 5 В.

Компаратор U2B работает как классический усилитель ошибки. Он сравнивает напряжение с выхода дифференциального усилителя с выходным напряжением с помощью цепочки R10 (3,3k), R11 (47 Ом) и PR2 (200 Ом). Исполнительным элементом стабилизатора является транзистор T2 (IRF5305), база которого управляется делителем R8 (10k) и R9 (5,1k).

Конденсатор C6 (1uF) и C7 (22pF) и C9 (10nF) улучшают стабильность петли обратной связи. Конденсатор C8 (1000uF/16V) фильтрует выходное напряжение, он имеет значительное влияние на стабильность системы. Разъемом выхода — AR2 (TB2), а разъем питания — AR1 (TB2).

Благодаря применению выходного транзистора с низким сопротивлением в открытом состоянии, схема обладает очень малым падением напряжения — порядка 50 мВ при выходном токе 1 А, что не требует блока питания с более высоким напряжением для управления вентиляторами, работающие на 12 В.

В большинстве случаев в роли U2 можно применить популярный операционный усилитель LM358, правда несколько ухудшив выходные параметры.

Повышающая и понижающая передача

Рассмотрим нижнюю картинку. Зеленый шкив с помощью ручки крутит персонаж с силой F. Это ведущий шкив. Синий шкив крутится за счет ремня. Это ведомый шкив. К нему на вал подвешен груз с максимально возможной массой, которую может поднять механизм.  

Рис. 8. Виды ремённых передач

1. В первом случае диаметр ведущего и ведомого шкивов одинаковый. Скорость и сила на выходе не поменяется.
2. Во втором случае диаметр ведущего шкива меньше ведомого. Скорость на выходе упадет. Такая передача называется понижающей. Сила при этом увеличится и механизм сможет поднять груз большей массы, чем первый.
3. В третьем случае диаметр ведущего шкива больше ведомого. Скорость на выходе увеличится. Такая передача называется повышающей. Сила при этом уменьшится и механизм сможет поднять груз меньшей массы, чем первый и второй.

Почему так происходит? Любой сложный механизм можно представить через простые механизмы. В данном случае ручка, за которую тянет персонаж и радиус к точке на окружности, которую толкает приводной ремень, образуют рычаг. Посмотрите на следующий рисунок.

Рис. 9. Схема понижающей и повышающей ремённой передачи

Короче плечо рычага к нагрузке (радиус шкива) – больше сила, но меньше пройденный путь.

Длиннее плечо рычага к нагрузке (радиус шкива) – меньше сила, но больше пройденный путь.

Эти схемы с понижающей и повышающей ремённой передачей наглядно демонстрируют работу золотого правила механики — за выигрыш в силе приходится платить таким же проигрышем в расстоянии (схема 1) или за выигрыш в расстоянии приходится платить таким же проигрышем в силе (схема 2).

Частотное регулирование

Ещё совсем недавно (10 лет назад) частотных регуляторов скорости двигателей на рынке было ограниченное количество, и стоили они довольно дорого. Причина — не было дешёвых силовых высоковольтных транзисторов и модулей.

Но разработки в области твердотельной электроники позволили вывести на рынок силовые IGBT-модули. Как следствие — массовое появление на рынке инверторных кондиционеров, сварочных инверторов, преобразователей частоты.

На данный момент частотное преобразование — основной способ регулирования мощности, производительности, скорости всех устройств и механизмов приводом в которых является электродвигатель.

Однако, преобразователи частоты предназначены для управления трёхфазными электродвигателями.

Однофазные двигатели могут управляться:

• специализированными однофазными ПЧ
• трёхфазными ПЧ с исключением конденсатора

Преобразователи для однофазных двигателей

В настоящее время только один производитель заявляет о серийном выпуске специализированного ПЧ для конденсаторных двигателей — INVERTEK DRIVES.

Это модель Optidrive E2

Для стабильного запуска и работы двигателя используются специальные алгоритмы.

При этом регулировка частоты возможна и вверх, но в ограниченном диапазоне частот, этому мешает конденсатор установленный в цепи фазосдвигающей обмотки, так как его сопротивление напрямую зависит от частоты тока:

f — частота тока

С — ёмкость конденсатора

В выходном каскаде используется мостовая схема с четырьмя выходными IGBT транзисторами:

Optidrive E2 позволяет управлять двигателем без исключения из схемы конденсатора, то есть без изменения конструкции двигателя — в некоторых моделях это сделать довольно сложно.

Преимущества специализированного частотного преобразователя:

• интеллектуальное управление двигателем
• стабильно устойчивая работа двигателя
• огромные возможности современных ПЧ:

• возможность управлять работой двигателя для поддержания определённых характеристик (давления воды, расхода воздуха, скорости при изменяющейся нагрузке)
• многочисленные защиты (двигателя и самого прибора)
• входы для датчиков (цифровые и аналоговые)
• различные выходы
• коммуникационный интерфейс (для управления, мониторинга)
• предустановленные скорости
• ПИД-регулятор

Минусы использования однофазного ПЧ:

Использование ЧП для трёхфазных двигателей

Стандартный частотник имеет на выходе трёхфазное напряжение. При подключении к ему однофазного двигателя из него извлекают конденсатор и соединяют по приведённой ниже схеме:

Геометрическое расположение обмоток друг относительно друга в статоре асинхронного двигателя составляет 90°:

Фазовый сдвиг трёхфазного напряжения -120°, как следствие этого — магнитное поле будет не круговое , а пульсирующее и его уровень будет меньше чем при питании со сдвигом в 90°.

В некоторых конденсаторных двигателях дополнительная обмотка выполняется более тонким проводом и соответственно имеет более высокое сопротивление.

При работе без конденсатора это приведёт к:

• более сильному нагреву обмотки (срок службы сокращается, возможны кз и межвитковые замыкания)
• разному току в обмотках

Многие ПЧ имеют защиту от асимметрии токов в обмотках, при невозможности отключить эту функцию в приборе работа по данной схеме будет невозможна

Преимущества:

• более низкая стоимость по сравнению со специализированными ПЧ
• огромный выбор по мощности и производителям
• более широкий диапазон регулирования частоты
• все преимущества ПЧ (входы/выходы, интеллектуальные алгоритмы работы, коммуникационные интерфейсы)

Недостатки метода:

• необходимость предварительного подбора ПЧ и двигателя для совместной работы
• пульсирующий и пониженный момент
• повышенный нагрев
• отсутствие гарантии при выходе из строя, т.к. трёхфазные ПЧ не предназначены для работы с однофазными двигателями

Благодаря надежности и простоте конструкции асинхронные двигатели (АД) получили широкое распространение. В большинстве станков, промышленном и бытовом оборудовании применяются электродвигатели такого типа. Изменение скорости вращения АД производится механически (дополнительной нагрузкой на валу, балластом, передаточными механизмами, редукторами и т.д.) или электрическими способами. Электрическое регулирование более сложное, но и гораздо более удобное и универсальное.

Для многих агрегатов применяется именно электрическое управление. Оно обеспечивает точное и плавное регулирование пуска и работы двигателя. Электрическое управление производится за счет:

• изменения частоты тока;
• силы тока;
• уровня напряжения.

В этой статье мы рассмотрим популярные способы, как может осуществляться регулировка оборотов асинхронного двигателя на 220 и 380В.

↑ Электроника. Почему Atmel U211B?

Довольно популярен похожий контроллер на TDA1085. Одну и ту же схему и плату перепечатывают по всему интернету, и у всех она работает, кроме меня. К сожалению, мне так и не удалось ничего от него добиться. Похоже, или микросхемы были слегка поддельные, или просто руки кривые. Останки неудачного макета:

Микросхема U211B от Atmel

обещала точно такой же функционал, но схема немного проще, плата немного проще, настройка существенно проще. Смотрите сами:

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.

Существуют версии схемы на U211B для работы с оптическими датчиками и датчиками Холла. Примеры различных применений можно найти в документации на микросхему (см. архивы к статье). Тех, кто хочет глубже разобраться в теме, ещё раз отсылаю к даташиту.

Типы регулировки

Существует довольно много вариантов регулировки оборотов. Вот основные из них:

• Блок питания с регулировкой выходного напряжения.
• Заводские устройства регулировки, которые идут изначально с электромотором.
• Регуляторы на кнопочном управлении и стандартные регуляторы, которые просто ограничивают напряжение.

Эти типы регулировки плохи тем, что с уменьшением или увеличением напряжения падает и мощность. В некоторых электроинструментах это допустимо, но, как показывает практика, в большинстве случаев это является неприемлемым из-за сильного падения мощности и, соответственно, КПД.

Наиболее приемлемым вариантом будет регулятор на основе симистора или тиристора. Мало того что такой регулятор не уменьшает мощность при уменьшении напряжения, он еще и позволяет осуществлять более плавный пуск и регулировку оборотов. К тому же такую схему можно сделать своими руками. Ниже изображен регулятор оборотов с поддержанием мощности. Схема собрана на базе симистора BTA 41 800 В.

Все номиналы электроэлементов обозначены на схеме. Это схема после сборки, работает довольно стабильно и обеспечивает плавную регулировку коллекторного двигателя. При уменьшении выходного напряжения мощность не уменьшается, что является весомым плюсом.

При желании можно собрать регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В своими руками. Эта схема собрана на базе симистора ВТА26−600, который предварительно необходимо установить на радиатор, так как при нагрузке этот элемент довольно сильно греется.

Схема выглядит следующим образом.

Она успешно справится с регулировкой таких электроинструментов, как дрель, болгарка, циркулярка, лобзик. При желании можно использовать схему в качестве регулятора мощности ТЭН-ов, обогревателей и в качестве диммера. К минусам можно отнести невозможность регулировки мощности приборов, которые питаются от постоянного тока.

Основные показатели для выбора механических передач

Выбор типа передачи — сложная конструкторская задача. Нужно подобрать вид и спроектировать механизм, наиболее полно удовлетворяющий техническим требованиям, сформулированным для данного узла.

При выборе конструктор сопоставляет следующие основные факторы:

• опыт предшествующих аналогичных конструкций;
• мощность и момент на валу ;
• число оборотов на входе и на выходе;
• требуемый К.П.Д.;
• массогабаритные характеристики;
• доступность регулировок;
• плановый эксплуатационный ресурс;
• себестоимость производства;
• стоимость обслуживания.

https://youtube.com/watch?v=6osv8OUcDSM

При высоких передаваемых мощностях обычно выбирают многопоточный зубчатый вид. При необходимости регулировки числа оборотов в широком диапазоне разумно будет выбрать клиноременной вариатор. Конечное решение остается за конструктором.

Почему нельзя регулировать скорость вращения вентилятора диммером

Для регулирования скорости вращения однофазных электродвигателей на напряжение питания 220 В применяются симисторные регуляторы скорости вращения.

Диммер (симисторный светорегулятор), в свою очередь, разработан для управления резистивной нагрузкой и должен применяется только как регулятор яркости свечения ламп.

В паспортах и руководствах по эксплуатации обычно есть указание на недопустимость использования диммера для управления двигателем.

Например, в описании диммера 300W фирмы Eljo (Швеция) указано: индуктивная и емкостная нагрузка (обычные трансформаторы, флуоресцентные лампы и электродвигатели) не могут работать с данными диммерами.

Различия в схемах управления:

В диммерах и симисторных регуляторах скорости применены близкие схемы управления. Обе используют принцип фазового управления, когда изменяется момент включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль. Для простоты обычно говорят, что изменяется выходное напряжение.

Схема симисторного регулятора отличается от схемы диммера в следующем:

· Установлен нижний порог напряжения подаваемого на двигатель вентилятора

· Мощность симистора выбирается так, чтобы его максимальный рабочий ток превышал рабочий ток вентилятора не менее, чем в 4 раза. При резистивной нагрузке в 2 А достаточно взять симистор также на 2 А.

· Предохранитель подбирается исходя из мощности электродвигателя. Обычно максимальный ток предохранителя должен быть на 20% больше рабочего тока двигателя.

· Для более правильного формирования синусоиды установлен дополнительный фазосдвигающий демпфирующий конденсатор.

· Для уменьшения сетевых помех используется дополнительный конденсатор помехоподавления

Для чего это необходимо:

1. Вращающий момент асинхронного двигателя падает пропорционально квадрату подаваемого напряжения. При достижении нижнего порога по напряжению двигатель может не запуститься. Для однофазных осевых и канальных вентиляторов нижним значением являются 40-60 В.

Ввиду того, что двигатель не вращаясь, все равно потребляет ток, обмотки вентилятора начинают нагреваться. Двигатель начинает издавать характерный звук (гудеть). В результате, если двигатель не оснащен надежной внутренней термозащитой, перегорает в течение часа.

В симисторных регуляторах, минимальное напряжение, подаваемое на вентилятор, устанавливается на заводе-изготовителе. Обычно это 80-100 В. Это гарантирует нормальную работу вентилятора при низких напряжениях.

2. При запуске двигатель кратковременно потребляет ток, в 6-7 раз больше максимального рабочего (пусковой ток). Для надежной работы при пуске двигателя применяется симистор с большим рабочим током.

3. Для правильной защиты двигателя от перегрузки по току (повышенное напряжение сети, перегрев подшипников и т.п.) величина максимального тока предохранителя должна быть подобрана по типу двигателя. Для симисторных регуляторов это значение на 15-20% выше максимального тока двигателя.

4. При подаче уменьшенного напряжения мощность двигателя падает и ротор начинает проскальзывать относительно поля статора. При определенных оборотах происходит фазовый сдвиг и двигатель начинает кратковременно потреблять ток выше, чем максимальный рабочий. Для недопущения такой ситуации в схему симисторного регулятора устанавливается дополнительный демпфирующий конденсатор и более мощный симистор.

5. Форма синусоиды при фазовом регулировании индуктивной нагрузки более сложна, чем при управлении активной нагрузкой, поэтому необходим дополнительный конденсатор подавляющий высокочастотный спектр помех. Диммер, управляющий вентилятором, может создавать помехи видимые на экране компьютера или телевизора.

Нередко в домашнем хозяйстве требуется установка регулятора скорости вращения вентилятора. Сразу следует отметить, что обычный диммер для регулировки яркости освещения не подойдет для вентилятора

Современному электродвигателю, особенно асинхронному, важно иметь на входе правильной формы синусоиду, но обычные диммеры для освещения искажают ее довольно сильно. Для эффективной и правильной организации регулировки скорости вентиляторов необходимо:

1. Использовать специальные регуляторы, предназначенные для вентиляторов.
2. Учитывайте, что эффективно и безопасно регулировке поддаются только специальные модели асинхронных электромоторов, поэтому перед покупкой узнавайте из технических характеристик о возможности регулировки числа оборотов методом понижения напряжения.

↑ Датчик оборотов

С обратной стороны видим датчик оборотов.

Внутри он выглядит примерно так: Это просто маленький генератор переменки. Задача состоит в том, чтобы подсчитать количество импульсов, если по каким-то причинам они следуют слишком медленно, контроллер «поддает газу» пока обороты не придут в норму. Благодаря обратной связи можно крутить двигатель даже очень медленно, не теряя в крутящем моменте.Не забывайте, чтобы дать значительную нагрузку двигателю, нужно использовать дополнительный вентилятор охлаждения, т. к. производительности родной крыльчатки на низких оборотах не хватает.

Управление скоростью вращения однофазных двигателей

Существует несколько способов регулирования скорости вращения однофазного двигателя.

1. Управление скольжением двигателя или изменением напряжения. Способ актуален для агрегатов с вентиляторной нагрузкой, для него рекомендуется использовать двигатели с повышенной мощностью. Недостаток способа – нагрев обмоток двигателя.
2. Ступенчатое регулирование скорости вращения двигателя с помощью автотрансформатора.

Рис.№2. Схема регулировки с помощью автотрансформатора.

Достоинства схемы – напряжение выхода имеет чистую синусоиду. Способность трансформатора к перегрузкам имеет большой запас по мощности.

Недостатки – автотрансформатор имеет большие габаритные размеры.

Использование тиристорного . Применяются тиристорные ключи, подключенные встречно-параллельно.

Рис. №3.Схема тиристорного регулирования однофазного асинхронного электродвигателя.

При использовании для регулирования скорости вращения однофазных асинхронных двигателей, чтобы избежать негативного влияния индукционной нагрузки производят модификацию схемы. Добавляют LRC-цепи для защиты силовых ключей, для корректировки волны напряжения используют конденсатор, минимальная мощность двигателя ограничивается, так гарантируется старт двигателя. Тиристор должен иметь ток выше тока электродвигателя.

Транзисторный регулятор напряжения

В схеме используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) с применением выходного каскада, построенного на использовании полевых или биполярных IGBT транзисторах.

Рис. №4. Схема использования ШИМ для регулирования однофазного асинхронного электродвигателя.

Частотное регулирование асинхронного однофазного электродвигателя считается основным способом регулирования , мощности, эффективности использования, скорости и показателей энергосбережения.

Рис. №5. Схема управления электродвигателем без исключения из конструкции конденсатора.

Снижение момента при работе от преобразователя частоты

С учетом повышенных потерь и увеличенного нагрева, вызываемых гармониками питающего напряжения и тока, электродвигатель при номинальной скорости имеет меньший допустимый момент, чем при работе от сети. Кроме этого, из-за падения напряжения на элементах силовой цепи преобразователя частоты так же происходит снижение допустимого момента электродвигателя. Поскольку повышенный нагрев приводит к ускоренному старению изоляции обмоток электродвигателя, эксплуатация двигателя с номинальной нагрузкой снижает срок его службы.

С учетом различных параметров электродвигателя и спектральных составов напряжения инвертора и тока электродвигателя, а так же запаса двигателя по нагреву, заложенного в конструкцию мотора, представляется возможным определить кратность снижения момента электродвигателя. Однако решение данной задачи достаточно сложно для непосредственного пользователя электродвигателя, поэтому лучше при выборе электродвигателя ориентироваться на данные о снижении момента и мощности мощности при питании от преобразователя частоты, предоставленные производителем электродвигателя. Исседования, проведенные при подготовке ГОСТ Р МЭК/ТС 60034-17-2009 показывают, что в зависимости от параметров и конструкции электродвигателя кратность допустимого момента при питании от преобразователя частоты лежит в пределах от 0,8 до 1,0.

Сплошная линия на рисунке 3 показывает зависимость напряжения от частоты, при которой обеспечивается постоянство магнитного потока при синусоидальном питании. Такой закон регулирвоания позволяет поддерживать постоянный момент при условии, что активное сопротивление статора много меньше индуктивных сопротивлений в схеме замещения. Посокльку при снижении частоты, величины индуктивных сопротивлений падают, управление преобразователем необходимо осуществлять в соответствии с зависимостью, показанной на рисунке 3 пунктиром.

Рисунок 3 — Зависимость напряжения U₁ от частоты f₁ 

При увеличении частоты выше номинальной (f₁/f_N > 1,0) напряжение поддерживается на уровне номинального и асинхронный электродвигатель работает в режиме ослабления поля. Перегрузочная способность электродвигателя по моменту (кратность допустимого момента T₁/T_N) снижается при увеличении частоты в соответствии с зависимостью, приведенной на рисунке 4.

Рисунок 4 — Кратность допустимого момента короткозамкнутого асинхронного электродвигателя типа N (с самовентиляцией) в зависимости частоты при питании от инвертора.

Типичная зависимость кратности допустимого момента от частоты при питании от инвертора для электродвигателя типа N (с самовентиляцией) представлена на рисунке 4. Подобные кривые могут быть получены производителем электродвигателя расчетным или экспериментальным способом и будут отличаться при использовании инверторов различных типов.

В практических целях при оценке кратности допустимого момента при питании от преобрзователя частоты можно пользоваться следующими рассуждениями: исходя из параграфа 2 настоящей статьи, при наиболее распространенных частотах ШИМ около 3 кГц, дополнительные потери в двигателе составляют около 20%. При этом кратность допустимого момента электродвигателя на номинальной частоте вращения составляет около 0,8. Если электродвигатель имеет сервис-фактор S.F., больший единицы, то результирующую кратность допустимого момента при питании от преобразователя частоты можно оценить как 0,8 х S.F. Значение сервис-фактора является стандартной величиной и может быть получено у изготовителя электродвигателя. Обычное значение сервис-фактора общепромышленного элекродвигателя составляет 1,0.

Для оценки кратности допустимого момента электродвигателя без принудительной вентиляции на других частотах питающего напряжения можно воспользоваться графиком, представленным на рисунке 4, скорректированным с учетом полученной кратности допустимого момента на номинальной частоте вращения.