Scalar at vector control ng induction motors - ano ang pagkakaiba?

Asynchronous na makina — isang AC motor kung saan ang mga alon sa stator windings ay lumilikha ng umiikot na magnetic field. Ang magnetic field na ito ay nag-uudyok ng mga alon sa rotor winding at, kumikilos sa mga alon na ito, dinadala ang rotor kasama nito.

Gayunpaman, upang ang umiikot na stator magnetic field ay mag-udyok ng mga alon sa isang umiikot na rotor, ang rotor sa pag-ikot nito ay dapat na medyo nahuhuli sa likod ng umiikot na stator field. Samakatuwid, sa isang induction motor, ang bilis ng rotor ay palaging bahagyang mas mababa kaysa sa bilis ng pag-ikot ng magnetic field (na tinutukoy ng dalas ng alternating current na nagpapakain sa motor).

Ang deceleration ng rotor sa pamamagitan ng umiikot na magnetic field ng stator (pagkadulas ng rotor) mas marami, mas malaki ang load ng motor. Ang kakulangan ng pag-synchronize sa pagitan ng pag-ikot ng rotor at ang magnetic field ng stator ay isang katangian na katangian ng induction motor, kaya ang pangalan nito.

Ang umiikot na magnetic field sa stator ay nabuo sa pamamagitan ng mga windings na ibinibigay ng mga phase-shifted na alon. Karaniwang ginagamit ang three-phase alternating current para sa layuning ito. Mayroon ding mga single-phase induction motors kung saan ang phase shift sa pagitan ng mga alon sa windings ay nilikha sa pamamagitan ng pagsasama ng iba't ibang mga reactances sa windings.

Upang ayusin ang angular na bilis ng pag-ikot ng rotor, pati na rin ang metalikang kuwintas sa baras ng mga modernong brushless motors, ginagamit ang vector o scalar control ng electric drive.

Kontrol ng scaler

Ito ang pinakakaraniwan kontrol ng isang scalar induction motor, kapag, halimbawa, upang kontrolin ang bilis ng pag-ikot ng isang fan o pump ito ay sapat na upang mapanatili ang isang pare-pareho ang bilis ng pag-ikot ng rotor, para dito ang isang signal ng feedback mula sa isang sensor ng presyon o mula sa isang sensor ng bilis ay sapat.

Ang prinsipyo ng scalar control ay simple: ang amplitude ng supply boltahe ay isang function ng frequency, ang boltahe sa frequency ratio ay humigit-kumulang pare-pareho.

Ang tiyak na anyo ng pag-asa na ito ay nauugnay sa pag-load sa baras, ngunit ang prinsipyo ay nananatiling pareho: pinapataas namin ang dalas, at ang boltahe ay proporsyonal na tumataas depende sa katangian ng pag-load ng ibinigay na motor.

Bilang resulta, ang magnetic flux sa puwang sa pagitan ng rotor at stator ay pinananatiling halos pare-pareho. Kung ang ratio ng boltahe-sa-dalas ay lumihis mula sa na-rate para sa isang motor, kung gayon ang motor ay magiging labis na nasasabik o hindi nasasabik, na magreresulta sa pagkalugi ng motor at mga malfunction ng proseso.

Kaya, ginagawang posible ng kontrol ng scalar na makamit ang halos pare-parehong metalikang kuwintas ng baras sa hanay ng dalas ng pagpapatakbo, anuman ang dalas, ngunit sa mababang mga rebolusyon ay bumababa pa rin ang metalikang kuwintas (upang maiwasan ito, kinakailangang dagdagan ang boltahe -ratio sa dalas ), samakatuwid , para sa bawat engine ay may mahigpit na tinukoy na operating scalar control range.

Gayundin, imposibleng bumuo ng isang sistema ng kontrol ng bilis ng scalar nang walang sensor ng bilis na naka-mount sa baras dahil ang pag-load ay lubos na nakakaapekto sa lag ng aktwal na bilis ng rotor mula sa dalas ng boltahe ng supply. Ngunit kahit na may isang sensor ng bilis na may kontrol sa scalar, hindi posible na ayusin ang metalikang kuwintas na may mataas na katumpakan (hindi bababa sa hindi magagawa sa ekonomiya).

Ito ang kawalan ng scalar control, na nagpapaliwanag ng kamag-anak na kakulangan ng mga aplikasyon nito, na limitado pangunahin sa mga conventional induction motors, kung saan ang pag-asa ng slip sa load ay hindi kritikal.

Kontrol ng vector

Upang mapupuksa ang mga pagkukulang na ito, noong 1971, iminungkahi ng mga inhinyero ng Siemens na gumamit ng kontrol ng vector ng motor, kung saan ang kontrol ay isinasagawa na may feedback sa magnitude ng magnetic flux. Ang unang vector control system ay naglalaman ng mga flow sensor sa mga motor.

Ngayon, ang diskarte sa pamamaraang ito ay bahagyang naiiba: ang modelo ng matematika ng motor ay nagbibigay-daan sa iyo upang kalkulahin ang bilis ng rotor at ang sandali ng baras depende sa kasalukuyang mga alon ng phase (mula sa dalas at mga halaga ng mga alon sa windings ng stator) .

Ang mas progresibong diskarte na ito ay nagbibigay-daan sa independiyente at halos inertial na kontrol ng parehong metalikang kuwintas ng baras at bilis ng baras sa ilalim ng pagkarga, dahil ang proseso ng kontrol ay isinasaalang-alang din ang mga yugto ng mga agos.

Ang ilang mas tumpak na vector control system ay nilagyan ng mga speed feedback loop, habang ang mga control system na walang speed sensor ay tinatawag na sensorless.

Kaya, depende sa larangan ng aplikasyon ng ito o ang electric drive, ang vector control system nito ay magkakaroon ng sarili nitong mga katangian, ang sariling antas ng katumpakan ng regulasyon.

Kapag ang mga kinakailangan sa katumpakan para sa regulasyon ng bilis ay nagbibigay-daan sa isang paglihis ng hanggang sa 1.5% at ang saklaw ng regulasyon ay hindi lalampas sa 1 sa 100, kung gayon ang sensorless system ay maayos. Kung ang katumpakan ng pagsasaayos ng bilis na may paglihis na hindi hihigit sa 0.2% ay kinakailangan, at ang saklaw ay nabawasan sa 1 hanggang 10,000, kung gayon kinakailangan na magkaroon ng feedback para sa sensor ng bilis ng baras. Ang pagkakaroon ng isang sensor ng bilis sa mga sistema ng kontrol ng vector ay nagbibigay-daan sa tumpak na kontrol ng torque kahit na sa mga mababang frequency hanggang sa 1 Hz.

Kaya, ang kontrol ng vector ay may mga sumusunod na pakinabang. Mataas na katumpakan ng regulasyon ng bilis ng rotor (at walang sensor ng bilis dito) kahit na sa ilalim ng mga kondisyon ng pabago-bagong pagbabago ng pagkarga ng baras, habang walang mga sipa. Makinis at pantay na pag-ikot ng baras sa mababang rebolusyon. Mataas na kahusayan dahil sa mababang pagkalugi sa ilalim ng mga kondisyon ng pinakamainam na katangian ng boltahe ng supply.

Ang kontrol ng vector ay walang mga kakulangan nito. Ang pagiging kumplikado ng mga pagpapatakbo ng computational.Ang pangangailangan upang itakda ang paunang data (variable drive parameters).

Para sa isang grupo ng electric drive, ang kontrol ng vector ay hindi angkop sa panimula, dito ang scalar control ay mas mahusay.