При высокой стоимости изготовления синхронных серводвигателей с редкоземельными постоянными магнитами более приемлемы асинхронные (асинхронно-индукционные) двигатели, когда это возможно.

Автор: Крейг Далквист •Инженер-прикладник вЛенце Америка

Одним из способов получить сервоуправление асинхронным двигателем (при напряжении питания от 400 до 480 В переменного тока) является использование обычного двигателя напряжением 230/400 или 230/460 В переменного тока (соединение delta/wye).

Обычно используется дельта-соединение для 230 В переменного тока (50/60 Гц) по всей линии. Но с инвертором двигатель частотой 50 Гц с напряжением питания 400 В переменного тока может управлять напряжением 230 В переменного тока при частоте 50 Гц.

При соблюдении правильной кривой Вольт/ Гц двигатель может обеспечить максимальную мощность при частоте 87 Гц.

Крутящий момент также будет оставаться постоянным до 87 Гц, прежде чем двигатель начнет ослаблять поле.

Математика для этого проста: 400/230 · 50 Гц = 87 Гц. Расчеты аналогичны для настройки двигателей напряжением 230/460 В переменного тока частотой 60 Гц. Поскольку крутящий момент остается постоянным, результирующая мощность равна номинальной мощности двигателя при частоте 50 Гц · 1,732 (корень квадратный из 3). Номинальный ток также будет иметь коэффициент 1,732 по сравнению с номинальным напряжением 400 В переменного тока при подключении Wye.

В результате получится двигатель, способный выдавать на 73,2% больше мощности при той же инерции ротора. Распознаватель — это наше самое распространенное устройство обратной связи. Преобразователь надежен (благодаря отсутствию изнашиваемых деталей) и представляет собой устройство абсолютного позиционирования с одним поворотом (для обратной связи по углу положения ротора).

Для данного применения сервооси, как правило, должны ускоряться и замедляться очень динамично. Иногда это возможно только с серводвигателем с постоянным магнитом. Когда асинхронный двигатель может соответствовать требованиям применения, как правило, стоимость асинхронного двигателя намного меньше, чем серводвигателя с постоянным магнитом. Другой причиной использования асинхронного сервопривода или асинхронного двигателя является использование преимуществ большей инерции ротора двигателя. Когда приложение имеет высокую инерционную нагрузку, может потребоваться добиться меньшего несоответствия инерции между двигателем/мотор-редуктором и нагрузкой. Кроме того, при применении в обмотках асинхронный двигатель обеспечивает очень широкий диапазон ослабления поля.

Применение обмоток является основной причиной, по которой компания Lenze предлагает двигатели с номинальной частотой вращения значительно ниже 50 или 60 Гц. Это позволяет двигателю раньше перейти к ослаблению поля, чтобы лучше согласовать кривую соотношения скорости и крутящего момента при использовании обмотки с двигателем.

Как и во всех конструкциях, технические возможности двигателя определяются требованиями к его применению. В общем, следующим шагом является определение наиболее экономичного решения для данного приложения. Иногда асинхронный двигатель может использоваться в приложениях, которые ранее рассматривались как серводвигатели с постоянными магнитами. Или же асинхронный двигатель является единственным выбором для некоторых применений.

Компания Lenze производит асинхронные серводвигатели уже более 25 лет. Двигатели специально разработаны для номинальных рабочих частот, которые значительно превышают или ниже 50 или 60 Герц. Асинхронные двигатели также специально разработаны для увеличения удельной мощности двигателя. Мощность двигателя колеблется от 80 Вт (0,107 л.с.) до 60 кВт (80 л.с.). Рабочие частоты находятся в диапазоне от 20 до 140 Герц. Двигатели, которые не работают в диапазоне 50/60 Гц, должны быть подключены с помощью универсального или сервоинвертора.

Двигатели с частотой не 50/60 Гц нельзя подключать напрямую к трехфазному напряжению питания 230 В (от 0,080 до 0,6 кВт) или 400/480 В переменного тока.