کنترل وکتور موتور الکتریکی روی انگشتان شما. کنترل موتور اسکالر کنترل بردار درایو موتور AC

کنترل برداری

کنترل برداریروشی برای کنترل موتورهای سنکرون و ناهمزمان است که نه تنها جریان هارمونیک (ولتاژ) فازها را تولید می کند (کنترل اسکالر)، بلکه کنترل شار مغناطیسی روتور را نیز فراهم می کند. اولین پیاده سازی اصل کنترل برداری و الگوریتم های با دقت بالا نیاز به استفاده از حسگرهای موقعیت (سرعت) روتور دارد.

به طور کلی، تحت " کنترل برداری" به تعامل دستگاه کنترل با به اصطلاح "بردار فضایی" اشاره دارد که با فرکانس میدان موتور می چرخد.

دستگاه ریاضی کنترل برداری

بنیاد ویکی مدیا 2010.

ببینید "کنترل برداری" در فرهنگ های دیگر چیست:

کاغذ ردیابی با او. Vektorregelung. روشی برای کنترل سرعت چرخش و/یا گشتاور یک موتور الکتریکی با استفاده از تأثیر مبدل محرک الکتریکی بر اجزای برداری جریان استاتور موتور الکتریکی. در ادبیات روسی زبان در ... ویکی پدیا

راه حل مسئله کنترل بهینه تئوری ریاضی، که در آن عمل کنترلی u=u(t) به شکل تابعی از زمان تشکیل می شود (بنابراین فرض می شود که در طول فرآیند هیچ اطلاعاتی جز آنچه در همان زمان داده شده است وجود ندارد. شروع وارد سیستم می شود... ... دایره المعارف ریاضی

- (درایو کنترل فرکانس، PNC، درایو فرکانس متغیر، VFD) سیستم برای کنترل سرعت روتور موتور الکتریکی ناهمزمان (یا سنکرون). از خود موتور الکتریکی و مبدل فرکانس ... ویکی پدیا

این اصطلاح معانی دیگری دارد، به CNC (معانی) مراجعه کنید. این صفحه برای ادغام با CNC پیشنهاد شده است. توضیح دلایل و بحث در صفحه ویکی پدیا: به سوی اتحاد/25 ف... ویکی پدیا

استاتور و روتور یک ماشین ناهمزمان 0.75 کیلو وات، 1420 دور در دقیقه، 50 هرتز، 230-400 ولت، 3.4 2.0 A ماشین ناهمزمان یک ماشین الکتریکی جریان متناوب است ... ویکی پدیا

- (DPR) بخشی از یک موتور الکتریکی. در موتورهای الکتریکی کموتاتور، سنسور موقعیت روتور یک واحد کموتاتور برس است که یک کلید جریان نیز می باشد. در الکتروموتورهای براشلس سنسور موقعیت روتور می تواند انواع مختلف ... ویکی پدیا

DS3 DS3 010 اطلاعات پایه کشور سازنده ... ویکی پدیا

ماشین ناهمزمان یک ماشین الکتریکی جریان متناوب است که سرعت روتور آن برابر (کمتر از) سرعت چرخش میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان سیم پیچ استاتور نیست. ماشین های ناهمزمان رایج ترین برق... ... ویکی پدیا

شناخته شده ترین روش صرفه جویی در انرژی، کاهش سرعت موتور AC است. از آنجایی که توان با مکعب سرعت شفت متناسب است، کاهش اندک سرعت می تواند منجر به صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی شود. همه می دانند که این چقدر برای تولید مرتبط است. اما چگونه می توان به این امر دست یافت؟ ما به این سؤالات و سؤالات دیگر پاسخ خواهیم داد، اما ابتدا اجازه دهید در مورد انواع کنترل موتورهای آسنکرون صحبت کنیم.

درایو الکتریکی AC یک سیستم الکترومکانیکی است که به عنوان اساس اکثر فرآیندهای تکنولوژیکی عمل می کند. نقش مهمی در آن متعلق به مبدل فرکانس (FC) است که "نواختن ویولن اصلی دوئت" - موتور ناهمزمان (IM) را بازی می کند.

کمی فیزیک ابتدایی

از مدرسه، ما یک ایده واضح داریم که ولتاژ اختلاف پتانسیل بین دو نقطه است و فرکانس مقداری برابر با تعداد دوره هایی است که جریان قادر است به معنای واقعی کلمه در یک ثانیه از آن عبور کند.

به عنوان بخشی از فرآیند تکنولوژیکی، اغلب لازم است که پارامترهای عملیاتی شبکه را تغییر دهیم. برای این منظور مبدل های فرکانس: اسکالر و برداری وجود دارد. چرا به آن ها می گویند؟ بیایید با این واقعیت شروع کنیم که ویژگی های خاص هر نوع از نام آنها مشخص می شود. بیایید اصول اولیه فیزیک ابتدایی را به خاطر بسپاریم و به خودمان اجازه دهیم IF را برای سادگی کوتاهتر صدا کنیم. "Vectornik" جهت خاصی دارد و از قوانین بردارها پیروی می کند. "Scalarnik" هیچ کدام از این ها را ندارد، بنابراین الگوریتم کنترل آن به طور طبیعی بسیار ساده است. به نظر می رسد اسامی قطعی شده است. حال بیایید در مورد چگونگی ارتباط مقادیر فیزیکی مختلف از فرمول های ریاضی با یکدیگر صحبت کنیم.

به یاد داشته باشید که به محض کاهش سرعت، گشتاور افزایش می یابد و بالعکس؟ این بدان معنی است که هرچه چرخش روتور بیشتر باشد، شار بیشتری از استاتور عبور می کند و در نتیجه ولتاژ بیشتری القا می شود.

همین اصل در اصل عملکرد در سیستم های مورد نظر ما نهفته است، فقط در "اسکالر" میدان مغناطیسی استاتور کنترل می شود و در "بردار" برهمکنش میدان های مغناطیسی استاتور و روتور نقش مهمی ایفا می کند. در مورد دوم، این فناوری امکان بهبود پارامترهای فنی عملکرد سیستم رانش را فراهم می کند.

تفاوت های فنی بین مبدل ها

تفاوت های زیادی وجود دارد، بیایید اساسی ترین آنها را برجسته کنیم، و بدون شبکه علمی کلمات. برای یک درایور فرکانس اسکالر (بدون حسگر)، رابطه U/F خطی است و محدوده کنترل سرعت بسیار کوچک است. به هر حال، به همین دلیل است که در فرکانس های پایین ولتاژ کافی برای حفظ گشتاور وجود ندارد و گاهی اوقات لازم است مشخصه ولتاژ-فرکانس (VFC) را با شرایط کاری تنظیم کنید، همین اتفاق در حداکثر فرکانس بالای 50 هرتز می افتد. .

هنگام چرخش شفت در محدوده سرعت گسترده و فرکانس پایین و همچنین برآورده کردن الزامات کنترل گشتاور خودکار، از روش کنترل برداری با بازخورد استفاده می شود. این تفاوت دیگری را نشان می دهد: اسکالر معمولا چنین بازخوردی ندارد.

کدام شرایط اضطراری را انتخاب کنیم؟ استفاده از یک یا دستگاه دیگر عمدتاً بر اساس دامنه استفاده از درایو الکتریکی هدایت می شود. اما در موارد خاص انتخاب نوع مبدل فرکانس بدون انتخاب می شود. اولا: تفاوت واضح و قابل توجهی در قیمت وجود دارد (اسکالرها بسیار ارزان تر هستند، نیازی به هسته های محاسباتی گران قیمت نیست). بنابراین، تولید ارزانتر گاهی اوقات بر فرآیند تصمیم گیری بیشتر است. ثانیاً: مناطقی از کاربرد وجود دارد که فقط استفاده از آنها ممکن است، به عنوان مثال، در خطوط نقاله، که در آن چندین موتور الکتریکی به طور همزمان از یک (VFD) کنترل می شوند.

روش اسکالر

یک درایو الکتریکی ناهمزمان با کنترل سرعت اسکالر (یعنی VFC) امروزه رایج ترین است. اساس روش این است که سرعت موتور تابعی از فرکانس خروجی است.

کنترل موتور اسکالر انتخاب بهینه برای مواردی است که بار متغیر وجود ندارد و نیازی به دینامیک خوب نیست. اسکالر برای کار کردن به هیچ سنسوری نیاز ندارد. هنگام استفاده از این روش، مانند کنترل برداری، نیازی به یک پردازنده دیجیتال گران قیمت نیست.

این روش اغلب برای کنترل خودکار فن ها، کمپرسورها و سایر واحدها استفاده می شود.در اینجا لازم است که سرعت چرخش محور موتور با استفاده از یک سنسور یا یک نشانگر مشخص دیگر (به عنوان مثال، دمای مایع، کنترل شده) حفظ شود. توسط دستگاه ردیاب مناسب).

با کنترل اسکالر، تغییر فرکانس دامنه در ولتاژ تغذیه با فرمول U/fn = const تعیین می شود. این اجازه می دهد تا شار مغناطیسی ثابت در موتور وجود داشته باشد. این روش بسیار ساده است، پیاده سازی آسان است، اما بدون برخی از اشکالات قابل توجه نیست:

• امکان کنترل همزمان گشتاور و سرعت وجود ندارد، بنابراین مقداری که از نقطه نظر فناوری بیشترین اهمیت را دارد انتخاب می شود.
• محدوده کنترل سرعت باریک و گشتاور کم در سرعت های پایین؛
• عملکرد ضعیف با تغییر بار پویا

روش برداری چیست؟

روش برداری

این در فرآیند بهبود بوجود آمد و در مواقعی استفاده می شود که لازم باشد حداکثر سرعت، تنظیم در محدوده سرعت گسترده و قابلیت کنترل گشتاور روی شفت وجود داشته باشد.

در جدیدترین مدل های درایوهای الکتریکی، یک مدل ریاضی از موتور از این نوع وارد سیستم کنترل (CS) می شود که قابلیت محاسبه گشتاور موتور و سرعت چرخش محور را دارد. در این حالت فقط نصب سنسورهای جریان فاز استاتور مورد نیاز است.

امروزه آنها دارای تعداد کافی مزیت هستند:

• دقت بالا؛
• بدون تکان، چرخش صاف فشار خون؛
• طیف گسترده ای از مقررات؛
• پاسخ سریع به تغییرات بار؛
• اطمینان از حالت کار موتور، که در آن تلفات ناشی از گرمایش و مغناطیس کاهش می یابد، و این منجر به افزایش بازدهی گرامی می شود!

مزایا البته واضح است، اما روش کنترل برداری بدون معایب نیست، مانند پیچیدگی محاسباتی و نیاز به دانستن شاخص های فنی موتور. علاوه بر این، دامنه های بزرگتر از نوسانات سرعت نسبت به "اسکالر" تحت بار ثابت مشاهده می شود. وظیفه اصلی در ساخت مبدل فرکانس ("بردار") ارائه گشتاور بالا در سرعت چرخش کم است.

نمودار یک سیستم کنترل برداری با واحد مدولاسیون عرض پالس (PWM) چیزی شبیه به این است:

در نمودار نشان داده شده، جسم کنترل شده یک موتور ناهمزمان است که به یک سنسور (DS) روی شفت متصل است. بلوک های نشان داده شده در واقع پیوندهایی در زنجیره سیستم کنترل هستند که بر روی کنترلر پیاده سازی شده اند. بلوک BZP مقادیر متغیرها را تنظیم می کند. بلوک های منطقی (BRP) و (BVP) متغیرهای معادله را تنظیم و محاسبه می کنند. خود کنترلر و سایر قسمت های مکانیکی سیستم در کابینت برق قرار دارند.

آپشن با میکروکنترلر فرکانس

مبدل فرکانس جریان/ولتاژ برای تنظیم صاف مقادیر پایه و همچنین سایر شاخص های عملکرد تجهیزات طراحی شده است. با استفاده از مدل های ریاضی برنامه ریزی شده در میکروکنترلر داخلی، همزمان به عنوان یک «اسکالر» و «بردار» عمل می کند. دومی در یک پانل مخصوص نصب شده است و یکی از گره های شبکه اطلاعاتی سیستم اتوماسیون است.

بلوک کنترل/ مبدل فرکانس جدیدترین فناوری است که در مدار با آنها از سلف هایی استفاده می شود که شدت نویز ورودی را کاهش می دهد. لازم به ذکر است که توجه ویژه ای به این موضوع در خارج از کشور می شود.در عمل داخلی، استفاده از فیلترهای EMC همچنان یک حلقه ضعیف باقی مانده است، زیرا حتی یک چارچوب نظارتی معقول وجود ندارد. ما بیشتر اوقات از خود فیلترها در جاهایی استفاده می کنیم که به آنها نیاز نیست، و در جایی که واقعاً مورد نیاز هستند، به دلایلی فراموش می شوند.

نتیجه

واقعیت این است که یک موتور الکتریکی در عملکرد عادی از شبکه تمایل به داشتن پارامترهای استاندارد دارد؛ این همیشه قابل قبول نیست. این واقعیت با معرفی مکانیسم های چرخ دنده مختلف برای کاهش فرکانس به فرکانس مورد نیاز از بین می رود. امروزه دو سیستم کنترلی تشکیل شده است: یک سیستم بدون حسگر و یک سیستم حسگر با بازخورد. تفاوت اصلی آنها در دقت کنترل است. البته دقیق ترین مورد دوم است.

چارچوب موجود از طریق استفاده از سیستم‌های مختلف کنترل IM مدرن گسترش می‌یابد که کیفیت تنظیم بهتر و ظرفیت اضافه بار بالا را فراهم می‌کند. این عوامل برای تولید مقرون به صرفه، عمر طولانی تجهیزات و مصرف انرژی به صرفه اهمیت زیادی دارند.

دیمیتری لوکین

کنترل اسکالر(فرکانس) - روشی برای کنترل جریان متناوب بدون جاروبک، که شامل حفظ نسبت ولتاژ/فرکانس ثابت (V/Hz) در کل محدوده سرعت عملیاتی است، در حالی که فقط میزان و فرکانس ولتاژ تغذیه را کنترل می کند.

نسبت V/Hz بر اساس رتبه (و فرکانس) موتور AC در حال نظارت محاسبه می شود. با ثابت نگه داشتن نسبت V/Hz، می توانیم شار مغناطیسی نسبتاً ثابتی را در شکاف موتور حفظ کنیم. اگر نسبت V/Hz افزایش یابد، موتور بیش از حد برانگیخته می‌شود و برعکس اگر نسبت کاهش یابد، موتور در حالت کم‌تحریکی قرار دارد.

تغییر ولتاژ منبع تغذیه موتور با کنترل اسکالر

در سرعت های پایین لازم است افت ولتاژ در مقاومت استاتور جبران شود، بنابراین نسبت V/Hz در سرعت های پایین بالاتر از مقدار اسمی تنظیم می شود. روش کنترل اسکالر بیشترین کاربرد را برای کنترل موتورهای الکتریکی ناهمزمان دارد.

همانطور که برای موتورهای آسنکرون اعمال می شود

در روش کنترل اسکالر سرعت با تنظیم ولتاژ و فرکانس استاتور کنترل می شود تا میدان مغناطیسی در شکاف در مقدار مورد نظر حفظ شود. برای حفظ میدان مغناطیسی ثابت در شکاف، نسبت V/Hz باید در سرعت های مختلف ثابت باشد.

با افزایش سرعت، ولتاژ تغذیه استاتور نیز باید به طور متناسب افزایش یابد. با این حال، فرکانس سنکرون یک موتور ناهمزمان با سرعت شفت برابر نیست، بلکه به بار بستگی دارد. بنابراین، یک سیستم کنترل حلقه باز اسکالر نمی تواند سرعت را در زمان وجود بار کنترل کند. برای حل این مشکل می توان بازخورد سرعت و در نتیجه جبران لغزش را به سیستم اضافه کرد.

معایب کنترل اسکالر

روش کنترل اسکالراجرای نسبتاً ساده است، اما چندین معایب قابل توجه دارد:
• اولاً، اگر سنسور سرعت نصب نشده باشد، نمی توانید سرعت چرخش شفت را کنترل کنید، زیرا به بار بستگی دارد (وجود سنسور سرعت این مشکل را حل می کند) و در صورت تغییر بار، می توانید کاملاً از دست بدهید. کنترل؛
• ثانیاً نمی توان آن را کنترل کرد. البته این مشکل با استفاده از سنسور گشتاور قابل حل است، اما هزینه نصب آن بسیار بالاست و به احتمال زیاد از خود درایو الکتریکی نیز بیشتر خواهد بود. در این حالت، کنترل گشتاور بسیار اینرسی خواهد بود.
• همچنین کنترل گشتاور و سرعت به طور همزمان غیرممکن است.

کنترل اسکالر برای اکثر کارهایی که در آنها از یک درایو الکتریکی با محدوده کنترل دور موتور تا 1:10 استفاده می شود، کافی است.

در مواقعی که حداکثر سرعت مورد نیاز است، از قابلیت تنظیم در محدوده وسیع سرعت و توانایی کنترل گشتاور موتور الکتریکی استفاده می شود.

طبق آخرین آمار، تقریباً 70 درصد از کل برق تولید شده در جهان توسط درایوهای الکتریکی مصرف می شود. و هر سال این درصد در حال افزایش است.

با یک روش صحیح انتخاب شده برای کنترل موتور الکتریکی، می توان حداکثر بازده، حداکثر گشتاور روی شفت ماشین الکتریکی را به دست آورد و در عین حال عملکرد کلی مکانیزم را افزایش داد. موتورهای الکتریکی کارآمد حداقل برق مصرف می کنند و حداکثر کارایی را ارائه می دهند.

برای موتورهای الکتریکی که توسط یک اینورتر تغذیه می شوند، راندمان تا حد زیادی به روش انتخاب شده برای کنترل ماشین الکتریکی بستگی دارد. تنها با درک شایستگی‌های هر روش، مهندسان و طراحان سیستم محرک می‌توانند حداکثر عملکرد را از هر روش کنترلی دریافت کنند.
محتوا:

روش های کنترل

بسیاری از افرادی که در زمینه اتوماسیون کار می کنند، اما از نزدیک در توسعه و اجرای سیستم های محرک الکتریکی دخالت ندارند، بر این باورند که کنترل موتور الکتریکی شامل مجموعه ای از دستورات است که با استفاده از یک رابط از یک کنترل پنل یا رایانه شخصی وارد می شود. بله، از نظر سلسله مراتب کلی کنترل یک سیستم خودکار، این درست است، اما راه هایی برای کنترل خود موتور الکتریکی نیز وجود دارد. این روش ها هستند که بیشترین تأثیر را بر عملکرد کل سیستم خواهند داشت.

برای موتورهای آسنکرون متصل به مبدل فرکانس، چهار روش کنترل اصلی وجود دارد:

• U/f – ولت بر هرتز؛
• U/f با رمزگذار؛
• کنترل برداری حلقه باز.
• کنترل بردار حلقه بسته.

هر چهار روش از مدولاسیون عرض پالس PWM استفاده می کنند که عرض سیگنال ثابت را با تغییر عرض پالس ها برای ایجاد سیگنال آنالوگ تغییر می دهد.

مدولاسیون عرض پالس با استفاده از یک ولتاژ باس DC ثابت به مبدل فرکانس اعمال می شود. با باز و بسته شدن سریع (به طور صحیح تر، سوئیچینگ) پالس های خروجی تولید می کنند. با تغییر عرض این پالس ها در خروجی، یک "سینوسوئید" با فرکانس مورد نظر به دست می آید. حتی اگر شکل ولتاژ خروجی ترانزیستورها پالسی باشد، جریان همچنان به شکل سینوسی به دست می آید، زیرا موتور الکتریکی دارای اندوکتانس است که بر شکل جریان تأثیر می گذارد. تمام روش های کنترل بر اساس مدولاسیون PWM هستند. تفاوت بین روش های کنترل فقط در روش محاسبه ولتاژ عرضه شده به موتور الکتریکی است.

در این حالت، فرکانس حامل (با رنگ قرمز نشان داده شده است) حداکثر فرکانس سوئیچینگ ترانزیستورها را نشان می دهد. فرکانس حامل برای اینورترها معمولاً در محدوده 2 کیلوهرتز تا 15 کیلوهرتز است. مرجع فرکانس (به رنگ آبی نشان داده شده است) سیگنال فرمان فرکانس خروجی است. برای اینورترهای مورد استفاده در سیستم های محرک الکتریکی معمولی، معمولاً از 0 هرتز تا 60 هرتز متغیر است. هنگامی که سیگنال‌های دو فرکانس روی یکدیگر قرار می‌گیرند، سیگنالی برای باز کردن ترانزیستور (با رنگ مشکی) صادر می‌شود که ولتاژ برق را به موتور الکتریکی می‌رساند.

روش کنترل U/F

کنترل ولت در هر هرتز، که بیشتر به عنوان U/F شناخته می شود، شاید ساده ترین روش کنترل باشد. به دلیل سادگی و حداقل تعداد پارامترهای مورد نیاز برای کار، اغلب در سیستم های محرک الکتریکی ساده استفاده می شود. این روش کنترلی نیازی به نصب اجباری رمزگذار و تنظیمات اجباری برای درایو الکتریکی با فرکانس متغیر ندارد (اما توصیه می شود). این منجر به کاهش هزینه برای تجهیزات کمکی (حسگرها، سیم‌های بازخورد، رله‌ها و غیره) می‌شود. کنترل U/F اغلب در تجهیزات فرکانس بالا استفاده می شود، به عنوان مثال، اغلب در ماشین های CNC برای هدایت چرخش دوک استفاده می شود.

مدل گشتاور ثابت دارای گشتاور ثابت در کل محدوده سرعت با همان نسبت U/F است. مدل نسبت گشتاور متغیر ولتاژ تغذیه کمتری در سرعت های پایین دارد. این برای جلوگیری از اشباع ماشین الکتریکی ضروری است.

U/F تنها راه برای تنظیم سرعت موتور الکتریکی ناهمزمان است که امکان کنترل چندین درایو الکتریکی از یک مبدل فرکانس را فراهم می کند. بر این اساس، تمام ماشین ها به طور همزمان شروع و متوقف می شوند و در یک فرکانس کار می کنند.

اما این روش کنترل چندین محدودیت دارد. به عنوان مثال، هنگام استفاده از روش کنترل U/F بدون رمزگذار، مطلقاً هیچ اطمینانی وجود ندارد که شفت یک ماشین ناهمزمان بچرخد. علاوه بر این، گشتاور راه اندازی یک ماشین الکتریکی در فرکانس 3 هرتز به 150٪ محدود می شود. بله، گشتاور محدود برای جا دادن بیشتر تجهیزات موجود بیش از اندازه کافی است. به عنوان مثال تقریباً همه فن ها و پمپ ها از روش کنترل U/F استفاده می کنند.

این روش به دلیل مشخصات شلتر نسبتاً ساده است. تنظیم سرعت معمولاً در محدوده 2٪ - 3٪ حداکثر فرکانس خروجی است. پاسخ سرعت برای فرکانس های بالاتر از 3 هرتز محاسبه می شود. سرعت پاسخ مبدل فرکانس با سرعت پاسخ آن به تغییرات فرکانس مرجع تعیین می شود. هرچه سرعت پاسخ بالاتر باشد، درایو الکتریکی سریعتر به تغییرات تنظیم سرعت پاسخ می دهد.

محدوده کنترل سرعت هنگام استفاده از روش U/F 1:40 است. با ضرب این نسبت در حداکثر فرکانس کاری درایو الکتریکی، مقدار حداقل فرکانسی را که ماشین الکتریکی می تواند در آن کار کند، بدست می آوریم. به عنوان مثال، اگر حداکثر مقدار فرکانس 60 هرتز و محدوده 1:40 باشد، حداقل مقدار فرکانس 1.5 هرتز خواهد بود.

الگوی U/F رابطه بین فرکانس و ولتاژ را در حین کار درایو فرکانس متغیر تعیین می کند. بر اساس آن، منحنی تنظیم سرعت چرخش (فرکانس موتور) علاوه بر مقدار فرکانس، مقدار ولتاژ عرضه شده به پایانه های ماشین الکتریکی را نیز تعیین می کند.

اپراتورها و تکنسین ها می توانند الگوی کنترل U/F مورد نظر را با یک پارامتر در یک مبدل فرکانس مدرن انتخاب کنند. قالب های از پیش نصب شده در حال حاضر برای برنامه های خاص بهینه شده اند. همچنین فرصت هایی برای ایجاد الگوهای خود وجود دارد که برای یک درایو فرکانس متغیر خاص یا سیستم موتور الکتریکی بهینه می شوند.

دستگاه هایی مانند فن ها یا پمپ ها دارای گشتاور بار هستند که به سرعت چرخش آنها بستگی دارد. گشتاور متغیر (تصویر بالا) الگوی U/F از خطاهای کنترل جلوگیری می کند و کارایی را بهبود می بخشد. این مدل کنترلی با کاهش ولتاژ در ماشین الکتریکی، جریان های مغناطیسی را در فرکانس های پایین کاهش می دهد.

مکانیسم های گشتاور ثابت مانند نوار نقاله ها، اکسترودرها و سایر تجهیزات از روش کنترل گشتاور ثابت استفاده می کنند. با بار ثابت، جریان مغناطیسی کامل در تمام سرعت ها مورد نیاز است. بر این اساس، مشخصه دارای یک شیب مستقیم در کل محدوده سرعت است.

روش کنترل U/F با رمزگذار

در صورت نیاز به افزایش دقت کنترل سرعت چرخش، یک رمزگذار به سیستم کنترل اضافه می شود. معرفی بازخورد سرعت با استفاده از رمزگذار به شما امکان می دهد دقت کنترل را تا 0.03٪ افزایش دهید. ولتاژ خروجی همچنان با الگوی U/F مشخص شده تعیین می شود.

این روش کنترلی به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرد، زیرا مزایایی که در مقایسه با توابع استاندارد U/F ارائه می دهد حداقل است. گشتاور راه اندازی، سرعت پاسخ و محدوده کنترل سرعت همگی با U/F استاندارد یکسان هستند. علاوه بر این، هنگام افزایش فرکانس های عملیاتی، ممکن است مشکلاتی در عملکرد رمزگذار ایجاد شود، زیرا تعداد دورهای محدودی دارد.

کنترل برداری حلقه باز

کنترل برداری حلقه باز (VC) برای کنترل گسترده تر و پویاتر سرعت یک ماشین الکتریکی استفاده می شود. هنگام راه اندازی از مبدل فرکانس، موتورهای الکتریکی می توانند گشتاور راه اندازی 200 درصد گشتاور نامی را در فرکانس 0.3 هرتز ایجاد کنند. این به طور قابل توجهی فهرست مکانیسم هایی را گسترش می دهد که در آن ها می توان از یک درایو الکتریکی ناهمزمان با کنترل برداری استفاده کرد. این روش همچنین به شما امکان می دهد گشتاور دستگاه را در هر چهار ربع کنترل کنید.

گشتاور توسط موتور محدود می شود. این برای جلوگیری از آسیب به تجهیزات، ماشین آلات یا محصولات ضروری است. مقدار گشتاورها بسته به جهت چرخش ماشین الکتریکی (به جلو یا عقب) و بسته به اینکه موتور الکتریکی اجرا می کند به چهار ربع مختلف تقسیم می شود. محدودیت ها را می توان برای هر ربع به صورت جداگانه تنظیم کرد یا کاربر می تواند گشتاور کلی را در مبدل فرکانس تنظیم کند.

حالت موتور یک ماشین ناهمزمان ارائه می شود که میدان مغناطیسی روتور از میدان مغناطیسی استاتور عقب بماند. اگر میدان مغناطیسی روتور شروع به پیشی گرفتن از میدان مغناطیسی استاتور کند، دستگاه با آزادسازی انرژی وارد حالت ترمز احیا می شود؛ به عبارت دیگر، موتور ناهمزمان به حالت ژنراتور تغییر می کند.

به عنوان مثال، یک ماشین درب بطری ممکن است از محدود کننده گشتاور در ربع 1 (جهت رو به جلو با گشتاور مثبت) برای جلوگیری از سفت شدن بیش از حد درب بطری استفاده کند. مکانیسم به جلو حرکت می کند و از گشتاور مثبت برای سفت کردن درب بطری استفاده می کند. اما دستگاهی مانند آسانسور با وزنه تعادلی سنگین تر از کابین خالی از ربع 2 (چرخش معکوس و گشتاور مثبت) استفاده می کند. اگر کابین به طبقه بالا برود، گشتاور بر خلاف سرعت خواهد بود. این برای محدود کردن سرعت بلند کردن و جلوگیری از سقوط آزاد وزنه ضروری است، زیرا وزن آن از کابین سنگین تر است.

بازخورد جریان در این مبدل های فرکانس به شما امکان می دهد محدودیت هایی را برای گشتاور و جریان موتور الکتریکی تعیین کنید، زیرا با افزایش جریان، گشتاور نیز افزایش می یابد. ولتاژ خروجی اینورتر ممکن است در صورتی که مکانیسم به گشتاور بیشتری نیاز داشته باشد افزایش یابد یا در صورت رسیدن به حداکثر مقدار مجاز آن کاهش یابد. این باعث می شود که اصل کنترل برداری یک ماشین ناهمزمان در مقایسه با اصل U/F انعطاف پذیرتر و پویاتر باشد.

همچنین مبدل های فرکانس با کنترل برداری و حلقه باز دارای پاسخ سرعت 10 هرتز سریع تری هستند که امکان استفاده از آن را در مکانیزم های دارای بار ضربه ای ممکن می سازد. به عنوان مثال، در سنگ شکن ها، بار به طور مداوم در حال تغییر است و به حجم و ابعاد سنگ در حال پردازش بستگی دارد.

برخلاف الگوی کنترل U/F، کنترل برداری از یک الگوریتم برداری برای تعیین حداکثر ولتاژ کاری موثر موتور الکتریکی استفاده می کند.

کنترل برداری VU این مشکل را به دلیل وجود بازخورد در جریان موتور حل می کند. به عنوان یک قاعده، بازخورد جریان توسط ترانسفورماتورهای جریان داخلی خود مبدل فرکانس تولید می شود. مبدل فرکانس با استفاده از مقدار جریان بدست آمده، گشتاور و شار ماشین الکتریکی را محاسبه می کند. بردار اصلی جریان موتور از نظر ریاضی به بردار جریان مغناطیسی (I d) و گشتاور (I q) تقسیم می شود.

اینورتر با استفاده از داده ها و پارامترهای ماشین الکتریکی، بردارهای جریان مغناطیسی (I d) و گشتاور (I q) را محاسبه می کند. برای دستیابی به حداکثر عملکرد، مبدل فرکانس باید Id و I q را با زاویه 90 0 از هم جدا نگه دارد. این مهم است زیرا sin 90 0 = 1، و مقدار 1 نشان دهنده حداکثر مقدار گشتاور است.

به طور کلی، کنترل برداری یک موتور القایی کنترل دقیق تری را فراهم می کند. تنظیم سرعت تقریباً ± 0.2٪ از حداکثر فرکانس است و محدوده تنظیم به 1:200 می رسد که می تواند هنگام کار در سرعت های پایین گشتاور را حفظ کند.

کنترل بازخورد برداری

کنترل برداری بازخورد از همان الگوریتم کنترلی مانند VAC حلقه باز استفاده می کند. تفاوت اصلی وجود یک رمزگذار است که به درایو فرکانس متغیر اجازه می دهد تا 200٪ گشتاور شروع را در 0 دور در دقیقه ایجاد کند. این نکته صرفاً برای ایجاد یک لحظه اولیه هنگام حرکت از آسانسورها، جرثقیل ها و سایر ماشین آلات بالابر به منظور جلوگیری از نشست بار ضروری است.

وجود سنسور بازخورد سرعت به شما امکان می دهد زمان پاسخگویی سیستم را به بیش از 50 هرتز افزایش دهید و همچنین محدوده کنترل سرعت را تا 1:1500 افزایش دهید. همچنین وجود بازخورد به شما امکان می دهد نه سرعت ماشین الکتریکی، بلکه گشتاور را کنترل کنید. در برخی مکانیسم ها، مقدار گشتاور است که از اهمیت بالایی برخوردار است. به عنوان مثال، ماشین سیم پیچ، مکانیسم های گرفتگی و غیره. در چنین دستگاه هایی لازم است که گشتاور دستگاه تنظیم شود.

برای اجرای قابلیت تنظیم گشتاور و سرعت، درایوهای الکتریکی مدرن از روش های کنترل فرکانس زیر استفاده می کنند، مانند:

• بردار
• اسکالر.

گسترده ترین آنها درایوهای الکتریکی ناهمزمان با کنترل اسکالر هستند. این در درایوهای کمپرسورها، فن ها، پمپ ها و مکانیسم های دیگر استفاده می شود که در آنها لازم است سرعت چرخش شفت موتور الکتریکی (از سنسور سرعت استفاده می شود) یا برخی پارامترهای تکنولوژیکی (به عنوان مثال، در یک سطح معین) حفظ شود. فشار در یک خط لوله، با استفاده از یک سنسور مناسب).

اصل عملکرد کنترل اسکالر یک موتور ناهمزمان این است که دامنه و فرکانس ولتاژ تغذیه مطابق قانون U/f^n = const تغییر می کند که در آن n>=1 است. اینکه چگونه این وابستگی در یک مورد خاص به نظر می رسد بستگی به الزامات تحمیل شده توسط بار روی درایو الکتریکی دارد. به عنوان یک قاعده، فرکانس به عنوان یک تأثیر مستقل عمل می کند و ولتاژ در یک فرکانس خاص با توجه به نوع مشخصه مکانیکی و همچنین مقادیر گشتاورهای بحرانی و راه اندازی تعیین می شود. به لطف کنترل اسکالر، ظرفیت اضافه بار ثابت یک موتور ناهمزمان، مستقل از فرکانس ولتاژ، تضمین می‌شود، و با این حال در فرکانس‌های نسبتاً پایین، کاهش قابل توجهی در گشتاور ایجاد شده توسط موتور ممکن است رخ دهد. حداکثر مقدار محدوده کنترل اسکالر که در آن می توان سرعت چرخش روتور موتور الکتریکی را بدون از دست دادن لحظه مقاومت تنظیم کرد، از 1:10 تجاوز نمی کند.

اجرای کنترل اسکالر موتور القایی بسیار ساده است، اما هنوز دو اشکال قابل توجه وجود دارد. در مرحله اول، اگر یک سنسور سرعت روی شفت نصب نشده باشد، تنظیم مقدار سرعت چرخش شفت غیرممکن است، زیرا بستگی به باری دارد که روی درایو الکتریکی اعمال می شود. نصب یک سنسور سرعت به راحتی این مشکل را حل می کند، اما یک ایراد مهم دیگر باقی می ماند - ناتوانی در تنظیم مقدار گشتاور روی شفت موتور. مطمئناً می توانید یک سنسور گشتاور نصب کنید ، اما هزینه چنین سنسورهایی معمولاً از هزینه خود درایو الکتریکی بیشتر است. علاوه بر این، حتی اگر یک سنسور کنترل گشتاور نصب کنید، فرآیند کنترل این گشتاور به طرز باورنکردنی اینرسی خواهد بود. یکی دیگر از "اما" - کنترل اسکالر موتور ناهمزمان با این واقعیت مشخص می شود که تنظیم همزمان سرعت و گشتاور غیرممکن است، بنابراین لازم است مقداری که در یک زمان معین از اهمیت بیشتری برخوردار است را با توجه به شرایط فنی تنظیم کنید. روند.

به منظور رفع نواقص کنترل موتور اسکالر، در سال 71 قرن گذشته، زیمنس یک روش کنترل موتور برداری را پیشنهاد کرد. اولین درایوهای الکتریکی با کنترل برداری از موتورهایی استفاده می کردند که دارای حسگرهای جریان داخلی بودند که به طور قابل توجهی دامنه چنین درایوهایی را محدود می کرد.

سیستم کنترل درایوهای الکتریکی مدرن شامل یک مدل ریاضی از موتور است که به فرد امکان می دهد سرعت چرخش و گشتاور شفت را محاسبه کند. علاوه بر این، تنها سنسورهای جریان فاز استاتور موتور به عنوان سنسورهای لازم نصب می شوند. ساختار ویژه طراحی شده سیستم کنترل استقلال و کنترل عملاً بدون اینرسی پارامترهای اصلی - گشتاور شفت و سرعت چرخش شفت را تضمین می کند.

تا به امروز، سیستم های کنترل برداری زیر برای موتورهای آسنکرون شکل گرفته است:

• بدون سنسور - هیچ سنسور سرعت روی شفت موتور وجود ندارد،
• سیستم هایی با بازخورد سرعت

استفاده از روش های کنترل برداری به کاربرد درایو الکتریکی بستگی دارد. اگر محدوده اندازه گیری سرعت از 1:100 تجاوز نکند و دقت مورد نیاز در ± 1.5٪ متفاوت باشد، از یک سیستم کنترل بدون سنسور استفاده می شود. اگر اندازه‌گیری سرعت در محدوده مقادیر 1: 10000 یا بیشتر انجام شود و سطح دقت باید کاملاً بالا باشد (± 0.2٪ در سرعت‌های زیر 1 هرتز)، یا لازم است شفت یا کنترل گشتاور روی شفت در سرعت های پایین، سپس از سیستمی با بازخورد سرعت استفاده می شود.

مزایای روش برداری برای کنترل موتور ناهمزمان:

• دقت بالا هنگام تنظیم سرعت شفت، علیرغم عدم وجود سنسور سرعت،
• موتور در فرکانس های پایین بدون تکان می چرخد، به آرامی،
• اگر سنسور سرعت نصب شده باشد، می توان به مقدار اسمی گشتاور روی شفت حتی در سرعت صفر دست یافت.
• پاسخ سریع به تغییرات احتمالی بار - افزایش ناگهانی بار عملاً هیچ تأثیری بر سرعت درایو الکتریکی ندارد.
• سطح بالای راندمان موتور به دلیل کاهش تلفات ناشی از مغناطیس و گرمایش.

با وجود مزایای آشکار، روش کنترل برداری دارای معایب خاصی نیز است - پیچیدگی بیشتر محاسبات؛ دانش پارامترهای موتور برای عملیات مورد نیاز است. علاوه بر این، نوسانات در مقدار سرعت در یک بار ثابت بسیار بیشتر از روش کنترل اسکالر است. به هر حال، مناطقی وجود دارد که درایوهای الکتریکی منحصراً با روش کنترل اسکالر استفاده می شوند. به عنوان مثال، یک درایو الکتریکی گروهی که در آن یک مبدل چندین موتور را تغذیه می کند.