Kontrolli i vektorit (VU) bazohet në faktin se kontrollohet jo vetëm madhësia (moduli) i koordinatës së kontrolluar, por edhe pozicioni i saj hapësinor (vektori) në lidhje me boshtet e zgjedhura të koordinatave.
Oriz. 8.28 Skema e një makine elektrike me frekuencë të bazuar në AIT (a) dhe varësia e rrymës së statorit nga frekuenca e rrymës në rotor (b)
Për të zbatuar VU, monitorohen vlerat e menjëhershme të lidhjes së tensionit, rrymës dhe fluksit. Me anë të transformimeve matematikore, një motor asinkron IM, i karakterizuar nga një numër i madh lidhjesh jolineare, mund të përfaqësohet nga një model linear me dy kanale kontrolli - çift rrotullues dhe fluks. Një lehtësi e tillë kontrolli kërkon transformime të shumta të koordinatave EF, gjë që nuk është pengesë, duke pasur parasysh nivelin aktual të zhvillimit të teknologjisë MP.
Për të kuptuar thelbin e VU, ne do të përdorim diagramin skematik të një makine të përgjithësuar dypolëshe dyfazore (Fig. 8.29), në të cilën mund të reduktohet një makinë simetrike, që ka një mbështjellje statori me fazë m dhe një i-fazë mbështjellja e rotorit.
Oriz. 8.29. Skema skematike e një makine të përgjithësuar dyfazore dypolëshe: 1 - stator; 2 - rotor
Supozoni se sistemi i koordinatave rrotullohet në hapësirë me boshte arbitrare reale, reale dhe imagjinare, ekuacionet do të kenë formën e mëposhtme:
, (8.27)
ku u S, Щ, i S, i 2, ψ S, ψ 2 \ j7-s> V2 janë vektorët e tensioneve, rrymave dhe lidhjeve të fluksit të statorit 1 dhe rotorit 2, përkatësisht; j - përcaktimi i boshtit imagjinar; Z n - është numri i çifteve të poleve; L m - është induktiviteti i ndërsjellë midis mbështjelljes së statorit dhe rotorit; / 2 - vektor kompleks i konjuguar i-i; 1t është pjesa imagjinare e ndryshores komplekse; ωu në - është shpejtësia këndore e rotorit. Lidhjet e fluksit janë të barabarta
, (8.29)
ku L s (L sa + L m) dhe L 2 (L 2<, +L m) – индуктивности фазных обмоток соответст-венно статора и ротора.
Oriz. 8.30 Skema e një makine elektrike me frekuencë të bazuar në AIT (a) dhe varësia e rrymës së statorit nga frekuenca e rrymës në rotor (b)
Ekuacionet (8.27) mund të shkruhen duke përdorur projeksionet e vektorëve të përgjithësuar në boshtet e koordinatave dhe, v, d.m.th. në formë skalare:
Në varësi të variablave të gjendjes së përdorur të IM, ekuacionet e momentit mund të kenë një formë të ndryshme. Përveç ekuacionit të mësipërm (8.28), përdoren shprehjet e mëposhtme për momentin elektromagnetik:
Ekuacionet e përgjithësuara të makinës për sistemin koordinativ UV (8.27) mund të shkruhen në çdo sistem koordinativ. Zgjedhja e akseve të koordinatave varet nga lloji i makinës (sinkron, asinkron) dhe qëllimi i studimit. Sistemet e mëposhtme të koordinatave kanë gjetur aplikim: sistemi i koordinatave fikse ap (© k = 0); sistemi koordinativ sinkron AU (lëng = coo) dhe sistemi koordinativ dq që rrotullohet me rotor (co k = co). Pozicioni relativ i vektorëve të ndryshueshëm të BP është paraqitur në Fig. 8.30.
Kalimi nga ekuacionet e makinës së përgjithësuar (8.27), (8.28) në ekuacionet e një IM real trefazor kryhet duke përdorur ekuacionet e transformimeve të koordinatave. 9 M është këndi i momentit, q> është këndi ndërmjet vektorëve të rrymës dhe tensionit). О, = në m + f - këndi i vektorit të tensionit (XY); 6 "= 9" + 8 V është këndi i vektorit aktual. Formulat e transformimit të koordinatave merren me kushtin e qëndrueshmërisë së fuqisë së të dy makinave. Ato mund të merren për çdo variabël të shkruar në çdo bosht.
Shndërrimet e një makine reale në një të përgjithësuar quhen të drejtpërdrejta, dhe shndërrimet e një makine të përgjithësuar në një reale quhen të anasjellta. Për shembull, formulat për transformimin e drejtpërdrejtë të tensioneve fazore të statorit u sa, Uch, u sc në ekuacionet dhe t, dhe $ në boshtet ap të diagramit vektor janë si më poshtë:
Për të marrë në konsideratë kontrollin e vektorit, zgjidhet një sistem koordinativ XY që rrotullohet në hapësirë me shpejtësinë e fushës, d.m.th. o) k = coo, kjo e fundit merret si shpejtësia e vektorit të lidhjes së fluksit të rotorit. \ j / 2- Shpejtësitë e rrotullimit të vektorëve të lidhjes së tensionit, rrymës dhe fluksit janë të njëjta vetëm në mënyrat e gjendjes së qëndrueshme, dhe në proceset kalimtare ato janë të ndryshme. Parimi i kontrollit të vektorit është se
Oriz. 8.30. Pozicioni relativ i vektorëve të ndryshores ADVector diagram:% = 8 2 + në r - këndi i rrjedhjes.
Formulat e transformimit të anasjelltë
USB = (~ Usa + A / ZU45) / 2, U sc = (- M u-l / ZUf) / 2 . (8.33)
vektori i një ndryshoreje (rryma, tensioni etj.) vendoset në hapësirë në një mënyrë të caktuar. Është më efikase të vendoset vektori i lidhjes së fluksit vj7 2 përgjatë boshtit real X të sistemit sinkron të koordinatave që rrotullohet me shpejtësinë e fushës atëherë. Në këtë rast, ekuacionet e AM me një rotor me kafaz ketri kanë formën
0 = -ω 2 + R 2 K 2 i sy,
M e = 3/2 Z II K 2 ψ 2 i sy. (8.34)
ku K 2 = L s - Kg L m; Kr = bt / br, cog = coo - co është frekuenca e rrëshqitjes ose frekuenca e rrymës së rotorit Duke analizuar ekuacionet (8.34), mund të vërehet disa ngjashmëri me ekuacionet DCF: momenti në (8.34) është proporcional me rotorin. fluks-adhezioni dhe komponenti i vektorit të rrymës së statorit i sy, dhe bashkimi i rrjedhës është proporcional me komponentin i sx / dhe. Kjo bën të mundur, si DPT, të kontrollojë veçmas rrjedhën dhe çift rrotullues, d.m.th. parimi i VU e afron presionin e gjakut me variablat sinusoidale me DPT. VU lejon përdorimin e metodave të kontrollit skllav në sintezë, të cilat janë të përhapura në DC EC. Dallimi (jo në favor të VU) është se kontrolli i pavarur i fluksit, çift rrotullimit dhe shpejtësisë kryhet jo nga ndryshoret reale të motorit, por konvertohet në një sistem të ndryshëm koordinativ.
2. Me shpejtësi 810 min -1:
Diagrami funksional i kontrollit të vektorit IM fig. 8.31: s - detyrë; У –– menaxhimi; OS – reagimi i shpejtësisë; s - shpejtësia; / I - aktuale; x, y - - përkatësia e variablave në një sistem koordinativ sinkron; αа, β р– - përkatësia e variablave në një sistem koordinativ fiks; f - lidhja e fluksit; a, bb, c - indekset fazore.
Oriz. 8.31 Diagrami funksional i kontrollit vektorial të AM
Qarku është bërë në bazë të parimit të rregullimit të skllevërve dhe përmban tre qarqe:
1) shpejtësia (e jashtme); përmban një sensor të shpejtësisë BR dhe një rregullator të shpejtësisë AR (çift rrotullues);
2) lidhja e fluksit (fluksi magnetik) me një rregullator fluksi Av |/Uψ dhe një kanal OS që ka një vlerë dalëse u;
3) komponentët aktiv ^ dhe 4e reaktiv të vektorit të rrymës së statorit me rregullatorë AA2 dhe AA1.
Sinjali i reagimit për rrymën e statorit kryhet nga sensori i rrymës UA, i cili mat rrymat fazore të motorit në dy faza, për shembull, A dhe B, dhe gjeneron sinjale u ia dhe s, *. Për t'i kthyer këto sinjale në një sistem koordinativ të palëvizshëm, përdoret një konvertues funksional U1, i cili funksionon në përputhje me formulat (8.32) të transformimeve të drejtpërdrejta të koordinatave cosph = U pho / U ph, të cilat në konvertuesin A2 ju lejojnë të kaloni nga koordinatat stacionare ap αβ për të koordinuar XY sipas formulave të mëposhtme:
u iβ = 1 / √3 (u iα + u ib).
Matja e lidhjes së fluksit mund të kryhet duke përdorur pajisje të ndryshme, për shembull, një dredha-dredha matëse e vendosur në të njëjtat fole si dredha-dredha e fuqisë. Më të përhapurit janë sensorët Hall të vendosur në hendekun e ajrit të motorit. Sinjalet e sensorit Uy konvertohen në konvertuesin funksional U2 sipas formulave (8.32) në sinjalet e φ dhe Yfr të sistemit të koordinatave fikse. Vlerat e marra duhet të konvertohen në sistemin e koordinatave XY që rrotullohet në hapësirë me shpejtësinë e fushës motorike.
Për këtë qëllim, moduli i lidhjes së fluksit të rotorit ndahet në konvertuesin D
në formën e sinjalit përkatës dhe f
Sinjalet e tensionit dhe fa, «fr, Uix, u iy janë proporcionale me madhësitë fizike përkatëse.
Në hyrje të rregullatorit të lidhjes së fluksit UψAy, ushqehet diferenca midis sinjaleve për vendosjen e lidhjes së fluksit m zf dhe OS m f, d.m.th. "UF =" zf - mf, dhe në dalje Aу, formohet një sinjal për vendosjen e rrymës së statorit përgjatë boshtit X, dmth. u 3 ix. Diferenca e sinjalit u 3 ix - Uix, duke kaluar nëpër rregullatorin aktual АА1, shndërrohet në sinjal dhe * s. Transformime të ngjashme ndodhin në kanalin e kontrollit përgjatë boshtit Y, me përjashtim të faktit se këtu është instaluar rregullatori i shpejtësisë (çiftit) AR, sinjali i daljes së të cilit ndahet me sinjalin e modulit të lidhjes së fluksit Uψм ф. për të marrë një sinjal të vendosjes së rrymës përgjatë boshtit Y. Në daljen e rregullatorit AA2 të komponentit të rrymës së statorit përgjatë boshtit G, gjenerohet një sinjal u!Y, i cili, së bashku me sinjalin u, * futet në hyrje të Bblok A1, i cili funksionon në përputhje me dy ekuacionet e para (8.34) Në daljen e bllokut A1, marrim sinjale të transformuara ux dhe u, në të cilat nuk ka ndikim të ndërsjellë të sytheve të kontrollit të rrymave përbërëse përgjatë XylY akset. Sinjalet e kontrollit dhe x dhe y, të regjistruara në sistemin e koordinatave rrotulluese XY, në konvertuesin e koordinatave A3 shndërrohen në sinjale kontrolli të inverterit në një sistem të palëvizshëm. me të koordinatave aB αβ sipas ekuacioneve
U ix = u iα cosφ + u iβ sinφ ,;
U yα = u x cosφ - u y sinφ,
U yβ = u x cosφ - u y sinφ. (8.36)
Për të kontrolluar çelsat e fuqisë së inverterit në një sistem koordinativ trefazor, është e nevojshme të merren sinjalet uy a U Ua, UU b uy, UU c mu s me ndihmën e AF në përputhje me formulat e transformimit të anasjelltë ( 8.33):
Falë transformimeve të koordinatave në sistemin e kontrollit të vektorit të CHEP, dallohen dy kanale kontrolli: lidhja e fluksit (fluksi magnetik) dhe shpejtësia e rrotullimit (rrotullimi). Në këtë kuptim, sistemi i kontrollit të vektorit është i ngjashëm me njësinë elektrike DC me kontroll të shpejtësisë me dy zona.
Për transformimin e shumëfishtë të koordinatave EDS në përputhje me formulat e mësipërme, përdoren mikrokontrollues të specializuar të klasës DSP, që funksionojnë në kohë reale. Kjo ju lejon të merrni disqe elektrike të kontrolluara thellësisht me shpejtësi të lartë, duke përdorur një motor asinkron me kafaz ketri.
Ka shumë zgjidhje strukturore për kontrollin e vektorit. Diagrami funksional i VU HELL fig. 8.31 i përket klasës së VU direkte, në të cilën matet drejtpërdrejt bashkimi aktual (fluksi magnetik). Me VU indirekte matet pozicioni i rotorit IM dhe parametrat elektrikë (rryma, tensioni). Sisteme të tilla janë bërë të përhapura për dy arsye:
1) matja e rrjedhës është e mundimshme;
2) një sensor pozicioni është i nevojshëm në shumë pajisje elektronike industriale (për shembull, pajisjet elektronike pozicionale të makinave CNC dhe manipuluesit automatikë).
Nëse nuk ka nevojë të matet pozicioni i rotorit, përdoret e ashtuquajtura VU "pa sensor" (nuk ka sensor të pozicionit të rotorit), i cili kërkon procedura më komplekse llogaritëse.
Oriz. 8.32 Skema e lidhjes së plotë të tabelës elektronike.
EP me VU siguron një gamë të gjerë rregullimi të shpejtësisë (deri në 10,000) dhe në shumë raste zëvendëson një EP me rregullim të gjerë me DCT kolektori.
Skema e kompletit elektrik Fig. 8.32 i prodhuar nga shumë ndërmarrje përmban: terminalet e energjisë: R, S, T (LI, L2, L3) - terminalet e energjisë; U, V, W (Tl, T2, ТЗ) –– prodhimi i konvertuesit të frekuencës; PD, Р - - lidhja e mbytjes në lidhjen e ndërmjetme DC; Р, RB–- rezistencë e jashtme e frenimit; Р, N –- modul i jashtëm i frenimit; G–- tokë mbrojtëse.
Terminalet e kontrollit: L - terminal "i përbashkët" për hyrjet dhe daljet analoge; Н –– furnizimi me energji i potenciometrit të përcaktimit të frekuencës; О –– terminal për vendosjen e frekuencës së daljes sipas tensionit; 01, 02 - një terminal shtesë për vendosjen e frekuencës së daljes, përkatësisht, sipas rrymës dhe tensionit; AM - prodhimi i pulsit (tensioni); AMI - dalje analoge (rrymë); P24 - terminali i furnizimit me energji elektrike; CM1, PS, 12C, AL0 - terminal "i përbashkët"; PLC –– terminal i përbashkët për furnizim të jashtëm me energji elektrike; FW– - rrotullimi përpara; 1, 2, 3, 4, 5 - hyrje diskrete të programueshme; PA –– terminali i daljes së programueshme 11; 12A - terminali i daljes së programueshme 12; AL1, AL2 - stafetë alarmi; ТН –– Hyrja e termistorit.
Terminalet e kontrollit: L - terminal i përbashkët për hyrjet dhe daljet analoge; Н - furnizimi me energji i potenciometrit të përcaktimit të frekuencës; О - terminal për vendosjen e frekuencës së daljes sipas tensionit; 01, 02 - terminal shtesë për vendosjen e frekuencës së daljes, përkatësisht, sipas rrymës dhe tensionit; AM - prodhimi i pulsit (tensioni); AMI - dalje analoge (rrymë); P24 - terminali i energjisë; CM1, PS, 12C, AL0 - terminal i përbashkët; PLC - terminal i përbashkët për furnizim të jashtëm me energji elektrike; FW - rrotullimi përpara; 1, 2, 3, 4, 5 - hyrje diskrete të programueshme; PA - terminali i daljes i programueshëm 11; 12A - terminali i daljes i programueshëm 12; AL1, AL2 - stafetë alarmi; ТН - hyrja e termistorit.
Pyetje kontrolli
1. Tregoni një fushë magnetike rrotulluese me furnizim simetrik të energjisë me një numër fazash të ndryshme nga tre, për shembull, kur m = 2, m = 6.
2. Cilat janë pasojat negative të rregullimit të shpejtësisë me anë të tensionit në qarkun e statorit gjatë funksionimit afatgjatë?
3. Për cilët mekanizma preferohet rregullimi i shpejtësisë duke ndryshuar tensionin?
4. Për çfarë arsye rregullimi i frekuencës së shpejtësisë së presionit të gjakut është më ekonomik?
5. A duhet të rregullohet tensioni gjatë rregullimit të frekuencës dhe pse?
6. Cilat janë kufizimet gjatë rregullimit të shpeshtësisë së presionit të gjakut mbi vlerën nominale?
7. Cilat lloje të konvertuesve të frekuencës për furnizim me energji i njihni? Jepni format e valëve të tensionit në motor.
8. Cilat metoda të ndërrimit të tiristorëve dini?
9. Cilat metoda përdoren për rregullimin e tensionit të konvertuesve statikë?
10. Cili është ndryshimi thelbësor ndërmjet inverterëve të rrymës dhe tensionit?
11. A është i mundur frenimi rigjenerues në një sistem elektrik me frekuencë? Çfarë nevojitet për këtë në sistemin AIN-AD dhe sistemin NPCH-AD?
12. A është e mundur të merret një frekuencë e furnizimit me energji të presionit të gjakut më e lartë se frekuenca e rrjetit në sistemin NPCH-HELL?
13. Çfarë EDS me frekuencë të plotë dini?
14. Cili është qëllimi i kondensatorit në lidhjen DC në një konvertues frekuence të bazuar në një inverter autonom të tensionit kur punon në një IM?
15. Krahasoni vlerën e faktorit të fuqisë për makinën elektrike të frekuencës me IM kur mundësohet nga një inverter i tensionit autonom dhe për IM kur furnizohet nga rrjeti (me të njëjtat vlera të frekuencës dhe ngarkesës).
16. Cilat sisteme koordinative përdoren për kontrollin e vektorit?
17. Pse është i nevojshëm transformimi i variablave nga një sistem koordinativ në tjetrin në kontrollin vektorial?
18. A është i mundur kontrolli vektorial pa sensorë të fluksit magnetik AM?
19. Vizatoni një diagram të sistemit të rregullatorit të tensionit të tiristorit - - motor elektrik asinkron (sistemi TRN - - IM).
20. Si do të ndryshojnë karakteristikat mekanike të IM kur ndryshohet këndi i kontrollit TRN?
21. Brenda çfarë kufijsh mund të ndryshojë momenti i rezistencës në boshtin e elektromotorit në sistemin TRN- - IM? Vizatoni zonën e përafërt të vlerave të saj të lejuara në grafikët e karakteristikave mekanike.
22. Vizatoni një diagram për lidhjen e një rezistence shtesë në qarkun e rotorit të presionit të gjakut gjatë rregullimit të pulsit.
23. Si ndryshon humbja e energjisë në AM me rregullimin e pulsit të rezistencës shtesë kur shpejtësia AM është e rregulluar?
24. Vizatoni një pamje të përafërt të karakteristikave mekanike të AM me rregullimin e pulsit të rezistencës shtesë në vlera të ndryshme të ciklit të funksionimit të ndërrimit të tiristorit.
25. Shpjegoni parimin e funksionimit të stadit të valvulës asinkrone (AVK).
26. Tregoni në grafik se si do të ndryshojnë karakteristikat mekanike të AVK kur ndryshon këndi i kalimit të inverterit.
27. Si duhet të ndryshojë tensioni në statorin e AM kur ndryshon frekuenca në rastin e ligjeve të ndryshme të ndryshimit të momentit të rezistencës nga shpejtësia?
28. Tregoni një pamje të përafërt të karakteristikave mekanike për rregullimin e frekuencës së shpejtësisë në rast se momenti i rezistencës nuk varet nga shpejtësia.
29. Emërtoni cilat lloje të TFC përdoren për rregullimin e frekuencës së shkallës së presionit të gjakut. Në cilin rast të TFC është e mundur të rregullohet shpejtësia vetëm në rajonin e vlerave të saj të vogla.
30. Cili është kuptimi i “kontrollit vektor” të presionit të gjakut?
33. AM 4-polësh trefazore, mbështjellja e statorit të së cilës lidhet me një "yll", ka këto të dhëna nominale: Р 2 = 11,2 kW, n = 1500 min -1, U = 380 V, f = 50 Hz. Parametrat e motorit janë vendosur: r = 0,66 Ohm; r 2 '= 0,38 Ohm, x = 1,14 Ohm, x "2 = 1,71 Ohm, x m = 33,2 Ohm. Motori rregullohet duke ndryshuar njëkohësisht tensionin dhe frekuencën. Raporti i tensionit ndaj frekuencës mbahet konstant dhe i barabartë me raportin nominal vlerat.
34. Njehsoni momentin maksimal M max dhe që i përgjigjet; shpejtësia w m ax për frekuencat 50 dhe 30 Hz.
35. Përsëriteni hapin 1, duke neglizhuar rezistencën e statorit (r = 0).
Në ditët e sotme, kontrolli i shpejtësisë së motorëve AC me konvertues të frekuencës përdoret gjerësisht në pothuajse të gjitha industritë.
Në praktikë, sistemet e kontrollit të shpejtësisë për motorët trefazorë AC aplikohen bazuar në dy parime të ndryshme kontrolli:
2. Kontrolli i vektorit.
Metodat e kontrollit të përdorura në konvertuesit e frekuencës për të kontrolluar motorët AC
Në ditët e sotme, kontrolli i shpejtësisë së motorëve AC me konvertues të frekuencës përdoret gjerësisht në pothuajse të gjitha industritë. Kjo është kryesisht për shkak të arritjeve të mëdha në fushën e elektronikës së energjisë dhe teknologjisë së mikroprocesorit, në bazë të të cilave u zhvilluan konvertuesit e frekuencës. Nga ana tjetër, unifikimi i prodhimit të konvertuesve të frekuencës nga prodhuesit bëri të mundur që të ndikojë ndjeshëm në koston e tyre dhe i bëri ata të shlyheshin në periudha mjaft të shkurtra kohore. Kursimi i energjisë kur përdorni konvertues për të kontrolluar motorët asinkronë në disa raste mund të arrijë 40% ose më shumë.
Në praktikë, sistemet e kontrollit të shpejtësisë për motorët trefazorë AC aplikohen bazuar në dy parime të ndryshme kontrolli:
1. U / f-rregullim (volt-frekuencë ose kontroll skalar);
2. Kontrolli i vektorit.
U / f- rregullimi i shpejtësisë së një disku elektrik asinkron
Kontrolli skalar ose kontrolli V / f i një motori asinkron është një ndryshim në shpejtësinë e një motori duke ndikuar në frekuencën e tensionit në stator duke ndryshuar njëkohësisht modulin e këtij tensioni. Me rregullimin V / f, frekuenca dhe voltazhi veprojnë si dy veprime kontrolli, të cilat zakonisht rregullohen së bashku. Në këtë rast, frekuenca merret si një efekt i pavarur, dhe vlera e tensionit në një frekuencë të caktuar përcaktohet bazuar në atë se si duhet të ndryshojë forma e karakteristikave mekanike të makinës kur ndryshon frekuenca, dmth. nga mënyra se si duhet të ndryshojë momenti kritik. ndryshojnë në varësi të frekuencës. Për të zbatuar një ligj të tillë rregullues, është e nevojshme të sigurohet qëndrueshmëria e raportit U / f = konst, ku U është voltazhi në të gjithë statorin dhe f është frekuenca e tensionit të statorit.
Me kapacitet të vazhdueshëm të mbingarkesës, faktori i vlerësuar i fuqisë dhe efikasiteti janë motori në të gjithë gamën e kontrollit të shpejtësisë praktikisht nuk ndryshon.
Ligjet e rregullimit U / f përfshijnë ligjet që lidhin vlerat dhe frekuencat e tensionit që furnizon motorin (U / f = konst, U / f2 = konst dhe të tjerët). Avantazhi i tyre është aftësia për të kontrolluar njëkohësisht një grup motorësh elektrikë. Kontrolli skalar përdoret për shumicën e aplikimeve praktike të një makine elektrike me frekuencë me një gamë të kontrollit të shpejtësisë së motorit pa përdorur një sensor reagimi deri në 1:40. Algoritmet e kontrollit skalar nuk lejojnë monitorimin dhe kontrollin e çift rrotullues të motorit elektrik, si dhe mënyrën e pozicionimit. Fusha më efektive e aplikimit të kësaj metode kontrolli: tifozët, pompat, transportuesit, etj.
Kontrolli i vektorit
Kontrolli vektorial është një metodë e kontrollit të motorëve sinkron dhe asinkron, i cili jo vetëm që gjeneron rryma harmonike dhe tensione fazore (kontrolli skalar), por gjithashtu siguron kontrollin e fluksit magnetik të motorit. Kontrolli i vektorit bazohet në konceptin e tensioneve, rrymave, lidhjeve të fluksit si vektorë hapësinorë.
Parimet bazë u zhvilluan në vitet 70 të shekullit të 20-të. Si rezultat i kërkimeve themelore teorike dhe përparimeve në fushën e elektronikës gjysmëpërçuese të fuqisë dhe sistemeve mikroprocesore, deri më sot janë zhvilluar disqet elektrike të kontrolluara nga vektori, të cilat prodhohen në masë nga prodhuesit e teknologjisë së lëvizjes në mbarë botën.
Me kontrollin vektorial në një makinë elektrike asinkrone në proceset kalimtare, është e mundur të ruhet qëndrueshmëria e lidhjes së fluksit të rotorit, në ndryshim nga kontrolli skalar, ku lidhja e fluksit të rotorit në proceset kalimtare ndryshon kur ndryshojnë rrymat e statorit dhe rotorit, gjë që çon në uljen e shpejtësisë së ndryshimit të momentit elektromagnetik. Në një makinë kontrolli vektori, ku lidhja e fluksit të rotorit mund të mbahet konstante, çift rrotullimi elektromagnetik ndryshon aq shpejt sa komponenti i rrymës së statorit ndryshon me shpejtësi (analoge me ndryshimin në çift rrotullues kur ndryshon rryma e armaturës në një makinë DC).
Me kontrollin vektorial në lidhjen e kontrollit, nënkuptohet prania e një modeli matematikor të një makine elektrike të kontrolluar. Mënyrat e kontrollit të vektorit mund të klasifikohen si më poshtë:
1. Sipas saktësisë së modelit matematik të motorit elektrik të përdorur në lidhjen e kontrollit:
... Përdorimi i një modeli matematik pa matje sqaruese shtesë nga pajisja e kontrollit të parametrave të motorit elektrik (përdoren vetëm të dhënat tipike të motorit të futura nga përdoruesi);
Përdorimi i një modeli matematik me matje sqaruese shtesë nga një pajisje kontrolli për parametrat e një motori elektrik, d.m.th. Rezistencat aktive dhe reaktive të statorit/rotorit, tensioni dhe rryma e motorit.
2. Bazuar në praninë ose mungesën e reagimit të shpejtësisë (sensori i shpejtësisë), kontrolli vektor mund të ndahet në:
Kontrolli i motorit pa reagime të shpejtësisë - në këtë rast, pajisja e kontrollit përdor të dhënat e modelit matematikor të motorit dhe vlerat e marra nga matja e rrymës së statorit dhe / ose rotorit;
Kontrolli i motorit me reagime të shpejtësisë - në këtë rast, pajisja përdor jo vetëm vlerat e marra gjatë matjes së rrymës së statorit dhe / ose rotorit të motorit elektrik (si në rastin e mëparshëm), por edhe të dhëna për shpejtësinë (pozicionin) i rotorit nga sensori, i cili në disa detyra kontrolli lejon rritjen e saktësisë së referencës së shpejtësisë (pozicionit) nga disku elektrik.
Ligjet bazë të kontrollit të vektorit përfshijnë si më poshtë:
a. Ligji që siguron qëndrueshmërinë e lidhjes së fluksit magnetik të statorit ψ1 (që korrespondon me qëndrueshmërinë e Evesh / f).
b. Ligji që siguron qëndrueshmërinë e lidhjes së fluksit magnetik të hendekut të ajrit ψ0 (qëndrueshmëria E / f);
v. Ligji që siguron qëndrueshmërinë e lidhjes së fluksit magnetik të rotorit ψ2 (qëndrueshmëria Evnut / f).
Ligji i mbajtjes së qëndrueshmërisë së lidhjes së fluksit të statorit realizohet duke ruajtur një raport konstant të EMF të statorit me frekuencën këndore të fushës. Disavantazhi kryesor i këtij ligji është kapaciteti i reduktuar i mbingarkesës së motorit kur punon në frekuenca të larta. Kjo është për shkak të një rritje të rezistencës induktive të statorit dhe, rrjedhimisht, një rënie në lidhjen e fluksit në hendekun e ajrit midis statorit dhe rotorit me rritjen e ngarkesës.
Ruajtja e një rrjedhe konstante kryesore rrit kapacitetin e mbingarkesës së motorit, por ndërlikon zbatimin e harduerit të sistemit të kontrollit dhe kërkon ose ndryshime në dizajnin e makinës ose praninë e sensorëve të veçantë.
Duke ruajtur një lidhje konstante të fluksit të rotorit, çift rrotullimi i motorit nuk ka një maksimum, megjithatë, me rritjen e ngarkesës, fluksi magnetik kryesor rritet, duke çuar në ngopjen e qarqeve magnetike dhe, për rrjedhojë, në pamundësinë e mbajtjes së një lidhjeje konstante të fluksit të rotorit. .
Vlerësimi krahasues i ligjeve të rregullimit të shpejtësisë nga një makinë elektrike asinkrone duke ndryshuar frekuencën e tensionit në stator
Figura 1 tregon rezultatet e studimeve teorike të performancës energjetike të një motori asinkron me fuqi Pn = 18.5 kW me ligje të ndryshme të kontrollit të frekuencës, të cilat u kryen në punën e V.S. Petrushina dhe Ph.D. A.A. Tankova "Treguesit e energjisë së një motori asinkron në një makinë frekuence me ligje të ndryshme kontrolli." Rezultatet e eksperimentit të kryer gjatë testimit të këtij motori (ligji i kontrollit të frekuencës U / f = konst) jepen gjithashtu atje. Motori operohej me një ngarkesë me një çift rrotullues konstant prej 30.5 Nm në intervalin e shpejtësisë 500 - 2930 rpm.
Duke krahasuar varësitë e marra, mund të konkludojmë se në zonën e shpejtësive të ulëta kur përdoren ligjet e kontrollit të grupit të dytë, efikasiteti është më i lartë me 7-21%, dhe faktori i fuqisë është më i ulët me 3-7%. Me rritjen e shpejtësisë, dallimet zvogëlohen.
Fig. 1. Ndryshimi i efikasitetit (a) dhe cosφ (b) në diapazonin e kontrollit: 1 - varësitë eksperimentale; varësitë e llogaritura për ligje të ndryshme kontrolli: 2 - U / f = konst, 3 - Evnesh / f = konst, 4 - E / f = konst, 5 - Evnut / f = konst.
Kështu, ligjet e kontrollit të vektorit sigurojnë jo vetëm kontroll më të mirë të makinës elektrike në mënyra statike dhe dinamike, por edhe një rritje të efikasitetit të motorit dhe, në përputhje me rrethanat, të gjithë makinës. Megjithatë, të gjitha ligjet me ruajtjen e lidhjes së vazhdueshme të fluksit kanë disavantazhet e tyre të caktuara.
Një disavantazh i zakonshëm i ligjeve me mbajtjen e lidhjes konstante të fluksit janë: besueshmëria e ulët për shkak të pranisë së sensorëve të integruar në motor, dhe humbjet në çelik kur motori funksionon me një çift rrotullues ngarkese më të vogël se ajo nominale. Këto humbje janë shkaktuar nga nevoja për të mbajtur një lidhje konstante nominale të fluksit në mënyra të ndryshme funksionimi.
Është e mundur të rritet ndjeshëm efikasiteti i motorit duke rregulluar fluksin magnetik të statorit (rotorit) në varësi të madhësisë së momentit të ngarkesës (rrëshqitjes). Disavantazhet e këtij kontrolli janë karakteristikat e ulëta dinamike të makinës, për shkak të vlerës së madhe të konstantës së kohës së rotorit, për shkak të së cilës fluksi magnetik i makinës rikthehet me njëfarë vonese dhe kompleksiteti i zbatimit teknik të sistemit të kontrollit. .
Në praktikë, një grup ligjesh me një fluks magnetik konstant është bërë i përhapur për disqet elektrike dinamike që funksionojnë me një moment konstant rezistence në bosht dhe me aplikime të shpeshta të ngarkesës së goditjes. Ndërsa grupi i ligjeve me rregullimin e fluksit magnetik në funksion të ngarkesës në bosht përdoret për ngasje elektrike me dinamikë të ulët dhe për ngasje me ngarkesë “tifoz”.
Sipas statistikave të fundit, afërsisht 70% e të gjithë energjisë elektrike të prodhuar në botë konsumohet nga një makinë elektrike. Dhe kjo përqindje po rritet çdo vit.
Me një metodë të zgjedhur siç duhet të kontrollit të motorit elektrik, është e mundur të merret efikasiteti maksimal, çift rrotullimi maksimal në boshtin e makinës elektrike dhe në të njëjtën kohë, performanca e përgjithshme e mekanizmit do të rritet. Motorët elektrikë që funksionojnë me efikasitet konsumojnë një minimum energjie elektrike dhe ofrojnë efikasitet maksimal.
Për motorët elektrikë të fuqizuar nga një konvertues frekuence, efikasiteti do të varet kryesisht nga metoda e zgjedhur e kontrollit të një makine elektrike. Vetëm duke kuptuar meritat e secilës metodë kontrolli, inxhinierët dhe projektuesit mund të nxjerrin maksimumin nga çdo metodë kontrolli.
Përmbajtja:
Metodat e kontrollit
Shumë njerëz që punojnë në fushën e automatizimit, por jo nga afër me zhvillimin dhe zbatimin e sistemeve të lëvizjes elektrike, besojnë se kontrolli i një motori elektrik përbëhet nga një sekuencë komandash të futura duke përdorur një ndërfaqe nga një panel kontrolli ose një PC. Po, nga pikëpamja e hierarkisë së përgjithshme të kontrollit të një sistemi të automatizuar, kjo është e saktë, por ka ende mënyra për të kontrolluar vetë motorin elektrik. Janë këto metoda që do të kenë ndikimin maksimal në performancën e të gjithë sistemit.
Ekzistojnë katër metoda kryesore të kontrollit për motorët me induksion të lidhur me një konvertues frekuence:
- U / f - volt për herc;
- U / f me kodues;
- Kontrolli i vektorit të qarkut të hapur;
- Kontrolli i vektorit me qark të mbyllur;
Të katër metodat përdorin modulimin e gjerësisë së pulsit PWM, i cili ndryshon gjerësinë e një sinjali fiks duke ndryshuar gjerësinë e pulsit për të krijuar një sinjal analog.
Modulimi i gjerësisë së pulsit zbatohet në një konvertues frekuence duke përdorur një tension fiks të autobusit DC. duke hapur dhe mbyllur shpejt (më saktë, duke ndërruar) gjenerojnë impulse dalëse. Duke ndryshuar gjerësinë e këtyre impulseve në dalje, fitohet një "sinusoid" i frekuencës së dëshiruar. Edhe nëse forma e tensionit të daljes së transistorëve është pulsuese, rryma përsëri merret në formën e një sinusoidi, pasi motori elektrik ka një induktivitet që ndikon në formën e rrymës. Të gjitha metodat e kontrollit bazohen në modulimin PWM. Dallimi midis metodave të kontrollit qëndron vetëm në metodën e llogaritjes së tensionit të furnizuar në motorin elektrik.
Në këtë rast, frekuenca bartëse (e treguar me të kuqe) përfaqëson frekuencën maksimale të kalimit të transistorëve. Frekuenca e bartësit për invertorët është përgjithësisht midis 2 kHz dhe 15 kHz. Referenca e frekuencës (e treguar me ngjyrë blu) është sinjali i referencës së frekuencës së daljes. Për invertorët e përdorur në sistemet konvencionale të lëvizjes elektrike, zakonisht është në intervalin 0 Hz - 60 Hz. Kur sinjalet e dy frekuencave mbivendosen mbi njëra-tjetrën, do të lëshohet një sinjal për hapjen e tranzistorit (i shënuar me ngjyrë të zezë), i cili furnizon tensionin e fuqisë në motorin elektrik.
Metoda e kontrollit U / F
Kontrolli volt-per-hertz, i referuar më shpesh si U / F, është ndoshta mënyra më e thjeshtë për të rregulluar. Përdoret shpesh në sistemet e lëvizjes elektrike të pakomplikuar për shkak të thjeshtësisë dhe numrit minimal të parametrave të kërkuar për funksionim. Kjo metodë kontrolli nuk kërkon instalimin e detyrueshëm të koduesit dhe cilësimet e detyrueshme për diskun e frekuencës së ndryshueshme (por rekomandohet). Kjo rezulton në kosto më të ulëta për pajisjet ndihmëse (sensorë, tela reagimi, reletë, etj.). Kontrolli U / F përdoret mjaft shpesh në pajisjet me frekuencë të lartë, për shembull, përdoret shpesh në makinat CNC për të drejtuar rrotullimin e boshtit.
Modeli i çift rrotullues konstant ka një çift rrotullues konstant në të gjithë gamën e shpejtësisë në të njëjtin raport U / F. Modeli i raportit të ndryshueshëm të çift rrotullues ka një tension më të ulët të furnizimit me shpejtësi të ulët. Kjo është për të parandaluar ngopjen e makinës elektrike.
U / F është mënyra e vetme për të rregulluar shpejtësinë e një motori elektrik asinkron, i cili lejon rregullimin e disa disqeve elektrike nga një konvertues i frekuencës. Prandaj, të gjitha makinat fillojnë dhe ndalojnë në të njëjtën kohë dhe funksionojnë në të njëjtën frekuencë.
Por kjo metodë kontrolli ka disa kufizime. Për shembull, kur përdorni metodën e kontrollit U / F pa një kodues, nuk ka absolutisht asnjë siguri që boshti i makinës së induksionit po rrotullohet. Për më tepër, çift rrotullimi fillestar i një makine elektrike në një frekuencë prej 3 Hz është i kufizuar në 150%. Po, çift rrotullimi i kufizuar është më se i mjaftueshëm për shumicën e aplikacioneve ekzistuese të pajisjeve. Për shembull, pothuajse të gjithë tifozët dhe pompat përdorin metodën e kontrollit U / F.
Kjo metodë është relativisht e thjeshtë për shkak të specifikave të saj më "të lirshme". Rregullimi i shpejtësisë është zakonisht në intervalin 2% - 3% të frekuencës maksimale të daljes. Përgjigja e shpejtësisë llogaritet për frekuenca mbi 3 Hz. Shpejtësia e përgjigjes së një konverteri të frekuencës përcaktohet nga shpejtësia e përgjigjes së tij ndaj një ndryshimi në frekuencën e referencës. Sa më e lartë të jetë shpejtësia e përgjigjes, aq më e shpejtë është përgjigja e diskut ndaj një ndryshimi në referencën e shpejtësisë.
Gama e rregullimit të shpejtësisë kur përdorni metodën U / F është 1:40. Duke e shumëzuar këtë raport me frekuencën maksimale të funksionimit të makinës elektrike, marrim vlerën e frekuencës minimale në të cilën mund të funksionojë makina elektrike. Për shembull, nëse frekuenca maksimale është 60 Hz dhe diapazoni është 1:40, atëherë frekuenca minimale është 1.5 Hz.
Modeli U / F përcakton raportin e frekuencës dhe tensionit gjatë funksionimit të një disku me frekuencë të ndryshueshme. Sipas tij, kurba për vendosjen e shpejtësisë së rrotullimit (frekuenca e elektromotorit) do të përcaktojë, përveç vlerës së frekuencës, edhe vlerën e tensionit që furnizohet në terminalet e makinës elektrike.
Operatorët dhe teknikët mund të zgjedhin modelin e dëshiruar të kontrollit U / F me një parametër në një konvertues modern të frekuencës. Modelet e paracaktuara tashmë janë optimizuar për aplikacione specifike. Ekzistojnë gjithashtu mundësi për të krijuar shabllonet tuaja që do të optimizohen për një sistem specifik VFD ose motor elektrik.
Pajisjet si tifozët ose pompat kanë një çift rrotullues ngarkese që varet nga shpejtësia e rrotullimit të tyre. Çift rrotullues i ndryshueshëm (foto më lart) i modelit U / F parandalon gabimet e kontrollit dhe përmirëson efikasitetin. Ky model rregullimi redukton rrymat magnetizuese në frekuenca të ulëta duke ulur tensionin në të gjithë makinën elektrike.
Mekanizmat e çift rrotullues konstant si transportuesit, ekstruderët dhe pajisjet e tjera përdorin një metodë të kontrollit të çift rrotullues konstant. Me ngarkesë konstante, kërkohet rrymë e plotë magnetizuese në të gjitha shpejtësitë. Prandaj, karakteristika ka një pjerrësi të drejtë në të gjithë gamën e shpejtësisë.
Metoda e kontrollit U / F me kodues
Nëse është e nevojshme të rritet saktësia e kontrollit të shpejtësisë, një kodues i shtohet sistemit të kontrollit. Futja e reagimit të shpejtësisë duke përdorur një kodues përmirëson saktësinë e kontrollit deri në 0,03%. Tensioni i daljes do të përcaktohet ende nga modeli i caktuar U / F.
Kjo metodë kontrolli nuk ka marrë përdorim të gjerë, pasi avantazhet që ajo paraqet në krahasim me funksionet standarde U / F janë minimale. Çift rrotullimi i fillimit, shpejtësia e reagimit dhe diapazoni i kontrollit të shpejtësisë janë të gjitha identike me standardin U/F. Për më tepër, kur frekuencat e funksionimit rriten, mund të shfaqen probleme me funksionimin e koduesit, pasi ai ka një numër të kufizuar rrotullimesh.
Kontrolli i vektorit të qarkut të hapur
Kontrolli i vektorit me qark të hapur (VU) përdoret për një kontroll më të gjerë dhe më dinamik të shpejtësisë së një makine elektrike. Kur niseni nga një konvertues frekuence, motorët elektrikë mund të zhvillojnë një çift rrotullues fillestar prej 200% të çift rrotullues të vlerësuar me një frekuencë prej vetëm 0,3 Hz. Kjo zgjeron ndjeshëm listën e mekanizmave ku mund të aplikohet një makinë elektrike asinkrone me kontroll vektori. Kjo metodë gjithashtu lejon që makina të kontrollohet çift rrotullimi në të katër kuadrantët.
Kufizimi i çift rrotullues kryhet nga motori. Kjo është për të parandaluar dëmtimin e pajisjeve, makinerive ose produkteve. Vlera e momenteve ndahet në katër kuadrate të ndryshme, në varësi të drejtimit të rrotullimit të makinës elektrike (para ose prapa) dhe në varësi të faktit nëse motori elektrik është duke realizuar. Kufijtë mund të vendosen për çdo kuadrant veç e veç, ose përdoruesi mund të vendosë çift rrotullues total në konvertuesin e frekuencës.
Mënyra e motorit të makinës së induksionit do të sigurohet që fusha magnetike e rotorit të mbetet prapa fushës magnetike të statorit. Nëse fusha magnetike e rotorit fillon të tejkalojë fushën magnetike të statorit, atëherë makina do të hyjë në modalitetin e frenimit rigjenerues me prodhim energjie, me fjalë të tjera, motori asinkron do të kalojë në modalitetin e gjeneratorit.
Për shembull, një makinë për mbylljen e shisheve mund të përdorë kufizimin e çift rrotullues në kuadrantin 1 (drejtimi pozitiv i rrotullimit përpara) për të parandaluar shtrëngimin e tepërt të kapakut të shishes. Mekanizmi bën një lëvizje përpara dhe përdor momentin pozitiv për të shtrënguar kapakun e shishes. Megjithatë, një pajisje si një ashensor me një kundërpeshë më të rëndë se një makinë bosh, do të përdorte kuadrantin 2 (rotacioni i kundërt dhe momenti pozitiv). Nëse makina ngrihet në katin e fundit, atëherë çift rrotullimi do të jetë i kundërt me shpejtësinë. Kjo është për të kufizuar shpejtësinë e ngritjes dhe për të parandaluar rënien e lirë të kundërpeshës pasi është më e rëndë se kabina.
Reagimet aktuale në këta konvertues të frekuencës ju lejojnë të vendosni kufizime në çift rrotullues dhe rrymë të motorit elektrik, pasi çift rrotullimi rritet me rritjen e rrymës. Tensioni i daljes së inverterit mund të ndryshojë lart nëse mekanizmi kërkon aplikimin e më shumë çift rrotullues, ose të ulet nëse arrihet vlera maksimale e lejuar e tij. Kjo e bën parimin e kontrollit të vektorit të makinës asinkrone më fleksibël dhe dinamik në krahasim me parimin U / F.
Gjithashtu, konvertuesit e frekuencës me kontroll vektorial dhe lak të hapur kanë një reagim më të shpejtë të shpejtësisë - 10 Hz, gjë që bën të mundur përdorimin e tij në mekanizmat me ngarkesa goditjeje. Për shembull, në thërrmuesit e shkëmbinjve, ngarkesa ndryshon vazhdimisht dhe varet nga vëllimi dhe dimensionet e shkëmbit që përpunohet.
Në kontrast me modelin e kontrollit U / F, kontrolli vektor përdor një algoritëm vektorial për të përcaktuar tensionin maksimal efektiv të funksionimit të motorit elektrik.
Kontrolli i vektorit VU e zgjidh këtë problem për shkak të pranisë së reagimit të rrymës së motorit. Si rregull, reagimi aktual formohet nga transformatorët e brendshëm të rrymës së vetë konvertuesit të frekuencës. Bazuar në vlerën e marrë aktuale, konverteri i frekuencës llogarit çift rrotullues dhe fluksin e makinës elektrike. Vektori bazë i rrymës së motorit ndahet matematikisht në vektorin e rrymës magnetizuese (I d) dhe çift rrotullues (I q).
Duke përdorur të dhënat dhe parametrat e makinës elektrike, inverteri llogarit vektorët e rrymës magnetizuese (I d) dhe çift rrotullues (I q). Për të arritur performancën maksimale, konverteri i frekuencës duhet të mbajë Id dhe I q të ndara me një kënd prej 90 °. Kjo është domethënëse pasi sin 90 0 = 1 dhe vlera 1 përfaqëson vlerën maksimale të çift rrotullues.
Në përgjithësi, kontrolli vektorial i një motori me induksion kontrollohet më fort. Rregullimi i shpejtësisë është afërsisht ± 0,2% e frekuencës maksimale, dhe diapazoni i rregullimit arrin 1: 200, gjë që lejon ruajtjen e çift rrotullues kur punoni me shpejtësi të ulët.
Kontrolli i vektorit të reagimit
Kontrolli i vektorit me qark të mbyllur përdor të njëjtin algoritëm kontrolli si VU me qark të hapur. Dallimi kryesor është koduesi, i cili lejon VFD të zhvillojë 200% çift rrotullues fillestar në 0 rpm. Kjo pikë është thjesht e nevojshme për të krijuar një moment fillestar kur nisni ashensorët, vinçat dhe makineritë e tjera ngritëse në mënyrë që të parandaloni uljen e ngarkesës.
Prania e një sensori të reagimit të shpejtësisë lejon të rritet koha e përgjigjes së sistemit mbi 50 Hz, si dhe të zgjerohet diapazoni i kontrollit të shpejtësisë deri në 1: 1500. Gjithashtu, prania e reagimeve ju lejon të kontrolloni jo shpejtësinë e një makine elektrike, por çift rrotullues. Në disa mekanizma, është vlera momentale ajo që ka një rëndësi të madhe. Për shembull, makina dredha-dredha, mekanizmat e mbylljes dhe të tjera. Në pajisje të tilla, është e nevojshme të rregulloni momentin e makinës.
Metoda më e njohur e kursimit të energjisë është duke ulur shpejtësinë e një motori AC. Meqenëse fuqia është proporcionale me kubin e shpejtësisë së boshtit, një ulje e vogël e shpejtësisë mund të çojë në kursime të konsiderueshme të energjisë elektrike. Të gjithë e kuptojnë se sa e rëndësishme është kjo për prodhimin. Por si mund të arrihet kjo? Ne do t'i përgjigjemi kësaj dhe pyetjeve të tjera, por së pari, le të flasim për llojet e kontrollit të motorëve asinkron.
Makina elektrike AC është një sistem elektromekanik që shërben si bazë për shumicën e proceseve industriale. Një rol të rëndësishëm në të i takon konvertuesit të frekuencës (FC), i cili korrespondon me titullin "loja e violinës kryesore të duetit" - motori asinkron (AM).
Disa fizikë bazë
Nga shkolla, ne kemi një ide të qartë se voltazhi është diferenca potenciale midis dy pikave, dhe frekuenca është një vlerë e barabartë me numrin e periudhave që rryma arrin të kalojë fjalë për fjalë në një sekondë.
Si pjesë e procesit teknologjik, shpesh është e nevojshme të ndryshohen parametrat e funksionimit të rrjetit. Për këtë qëllim, ekzistojnë konvertues të frekuencës: skalar dhe vektor. Pse quhen kështu? Si fillim, tiparet specifike të secilit lloj bëhen të qarta nga emri i tyre. Le të kujtojmë bazat e fizikës elementare dhe le ta quajmë konvertuesin e frekuencës për thjeshtësi në një mënyrë më të shkurtër. "Vektori" ka një drejtim të caktuar dhe u bindet rregullave të vektorëve. "Skalari" nuk ka asgjë nga këto, kështu që algoritmi i metodës së kontrollit të tij është natyrisht shumë i thjeshtë. Emrat duket se janë vendosur. Tani për mënyrën se si sasitë e ndryshme fizike nga formula matematikore lidhen me njëra-tjetrën.
Mos harroni se sapo shpejtësia ulet, çift rrotullimi rritet dhe anasjelltas? Kjo do të thotë që sa më shumë të rrotullohet rotori, aq më shumë fluks do të kalojë nëpër stator dhe, për rrjedhojë, do të induktohet më shumë tension.
E njëjta gjë qëndron në parimin e funksionimit në sistemet që po shqyrtojmë, vetëm në "skalar" kontrollohet fusha magnetike e statorit dhe në "vektor" luan rol ndërveprimi i fushave magnetike të statorit dhe rotorit. Në këtë të fundit. rasti, teknologjia lejon përmirësimin e parametrave teknikë të sistemit të shtytjes.
Dallimet teknike të konvertuesve
Ka shumë dallime, le të theksojmë ato më themeloret dhe pa një rrjet shkencor fjalësh. Në një konvertues frekuence skalar (pa sensor), varësia U / F është lineare dhe diapazoni i kontrollit të shpejtësisë është mjaft i vogël. Nga rruga, pra, në frekuenca të ulëta nuk ka tension të mjaftueshëm për të ruajtur çift rrotullues, dhe nganjëherë është e nevojshme të rregulloni karakteristikën e frekuencës së voltit (HFC) për kushtet e funksionimit, e njëjta gjë ndodh në një frekuencë maksimale mbi 50 Hz.
Kur boshti rrotullohet në një gamë të gjerë me shpejtësi të lartë dhe frekuencë të ulët, si dhe kur plotësohen kërkesat e kontrollit automatik të çift rrotullues, përdoret metoda e kontrollit vektor me reagime. Ky është një ndryshim tjetër: skalari zakonisht nuk ka një reagim të tillë.
Çfarë lloj urgjence të zgjidhni? Në aplikimin e një ose një pajisjeje tjetër, kryesisht të udhëhequr nga fushëveprimi i makinës elektrike. Megjithatë, në raste të veçanta, zgjedhja e llojit të konvertuesit të frekuencës bëhet jo-variant. Së pari: ekziston një ndryshim i qartë, i dukshëm në çmim (ato skalar janë shumë më të lira, nuk ka nevojë për bërthama të shtrenjta kompjuterike). Prandaj, ulja e kostos së prodhimit ndonjëherë tejkalon vendimin për zgjedhjen. Së dyti: ka fusha aplikimi në të cilat është i mundur vetëm përdorimi i tyre, për shembull, në linjat transportuese, ku disa motorë elektrikë kontrollohen në mënyrë sinkronike nga një (VFD).
Metoda skalare
Një makinë elektrike asinkrone me kontroll skalar të shpejtësisë (d.m.th., HFC) mbetet më e përhapura sot. Metoda bazohet në faktin se shpejtësia e motorit është një funksion i frekuencës së daljes.
Kontrolli i motorit skalar është zgjidhja më e mirë për rastet kur nuk ka ngarkesë të ndryshueshme, dhe gjithashtu nuk ka nevojë për dinamikë të mirë. Skalari nuk kërkon asnjë sensor për të funksionuar. Kur përdorni metodën e konsideruar, nuk ka nevojë për një procesor dixhital të shtrenjtë, siç është rasti me kontrollin vektorial.
Metoda përdoret shpesh për kontroll automatik, ventilator, kompresor dhe njësi të tjera. Këtu kërkohet që ose shpejtësia e rrotullimit të boshtit të motorit duke përdorur një sensor, ose një tregues tjetër i specifikuar (për shembull, temperatura e lëngut, të monitoruar nga një pajisje përcjellëse përkatëse) mirëmbahet.
Me kontrollin skalar, ndryshimi i amplitudës së frekuencës në tensionin e furnizimit përcaktohet nga formula U / fn = konst. Kjo siguron një fluks të vazhdueshëm magnetik në motor. Metoda është mjaft e thjeshtë, e lehtë për t'u zbatuar, por jo pa disa të meta të rëndësishme:
- rregullimi i njëkohshëm i çift rrotullimit dhe shpejtësisë nuk është i mundur, prandaj, zgjidhet vlera që është më e rëndësishmja nga pikëpamja teknologjike;
- diapazoni i ngushtë i rregullimit të shpejtësisë dhe çift rrotullues i ulët në shpejtësi të ulëta;
- performancë e dobët me ngarkesë që ndryshon në mënyrë dinamike.
Çfarë është një metodë vektoriale?
Metoda vektoriale
Filloi në procesin e përmirësimit dhe zbatohet për kërkesën për të realizuar shpejtësinë maksimale, rregullimin në një gamë të gjerë shpejtësie dhe çift rrotullues të kontrollueshëm në bosht.
Në modelet më të fundit të disqeve elektrike, një model matematikor i motorit është futur në sistemin e kontrollit (CS) të këtij lloji, i cili është në gjendje të llogarisë çift rrotulluesin e motorit dhe shpejtësinë e rrotullimit të boshtit. Në këtë rast, kërkohet vetëm instalimi i sensorëve të rrymës së fazës së statorit.
Sot ata kanë një numër të mjaftueshëm përparësish:
- saktësi e lartë;
- pa dridhje, rrotullim i qetë i presionit të gjakut;
- gamë të gjerë rregullimesh;
- reagim i shpejtë ndaj ndryshimeve të ngarkesës;
- sigurimi i mënyrës së funksionimit të motorit, në të cilin humbjet për ngrohje dhe magnetizim zvogëlohen, dhe kjo çon në rritjen e lakmuar të efikasitetit!
Përparësitë janë, natyrisht, të dukshme, por metoda e kontrollit të vektorit nuk është pa disavantazhe, si kompleksiteti llogaritës dhe nevoja për njohjen e parametrave teknikë të presionit të gjakut. Përveç kësaj, amplituda e lëkundjeve me shpejtësi të lartë në një ngarkesë konstante janë më të mëdha se ato të "skalarit". Detyra kryesore në prodhimin e një konverteri të frekuencës ("vektor") është të sigurojë një çift rrotullues të lartë me një shpejtësi të ulët rrotullimi.
Një qark kontrolli vektorial me një njësi modulimi me gjerësi pulsi (PWM AVI) duket kështu:
Në diagramin e treguar, objekti i kontrolluar është një motor asinkron që është i lidhur me një sensor (DS) në bosht. Blloqet e paraqitura janë në realitet lidhje në zinxhirin e kontrollit të zbatuar në kontrollues. Blloku BZP vendos vlerat e variablave. Blloqet logjike (BRP) dhe (BVP) rregullojnë dhe llogarisin ekuacionet e variablave. Vetë kontrollori dhe pjesa tjetër mekanike e sistemit janë të vendosura në kabinetin elektrik.
Opsion me mikrokontrollues frekuence
Konvertuesi i rrymës / tensionit të frekuencës është krijuar për rregullimin e qetë të sasive bazë, si dhe tregues të tjerë të funksionimit të pajisjeve. Funksionon si "skalar" dhe "vektor" në të njëjtën kohë, duke përdorur modele matematikore të programuara në mikrokontrolluesin e integruar. Ky i fundit është montuar në një panel të veçantë dhe është një nga nyjet e rrjetit të informacionit të sistemit të automatizimit.
Kontrolluesi i bllokut / konverteri i frekuencës është teknologjia më e fundit, në qark përdorin mbytje dhe, të cilat reduktojnë intensitetin e zhurmës së hyrjes. Duhet theksuar se një vëmendje e veçantë i kushtohet kësaj çështjeje jashtë vendit, ndërkohë që në praktikën vendase, përdorimi i filtrave EMC është ende një hallkë e dobët, pasi nuk ka as një kuadër të arsyeshëm rregullator. Vetë filtrat përdoren më shpesh aty ku nuk nevojiten, dhe aty ku nevojiten vërtet, për ndonjë arsye harrohen.
konkluzioni
Fakti është se një motor elektrik në funksionimin normal nga rrjeti tenton të ketë parametra standardë, kjo nuk është gjithmonë e pranueshme. Ky fakt eliminohet duke futur mekanizma të ndryshëm ingranazhesh për të ulur frekuencën në atë të kërkuar. Deri më sot, janë formuar dy sisteme kontrolli: një sistem pa sensor dhe një sistem sensor me reagime. Dallimi i tyre kryesor është saktësia e kontrollit. Më e sakta, natyrisht, është e dyta.
Kuadri ekzistues po zgjerohet me përdorimin e sistemeve të ndryshme moderne të kontrollit AM, të cilat ofrojnë një cilësi të përmirësuar rregullimi dhe një kapacitet të lartë mbingarkesë. Këta faktorë janë të një rëndësie të madhe për prodhimin me kosto efektive, jetëgjatësinë e pajisjeve dhe efikasitetin e energjisë.
Kontrolli i vektorit
Kontrolli i vektoritështë një metodë për kontrollin e motorëve sinkron dhe asinkron, jo vetëm duke gjeneruar rryma (tensione) harmonike të fazave (kontroll skalar), por gjithashtu siguron kontrollin e fluksit të rotorit. Zbatimet e para të parimit të kontrollit të vektorit dhe algoritmeve të saktësisë së rritur kërkojnë përdorimin e sensorëve të pozicionit (shpejtësisë) të rotorit.
Në përgjithësi, nën " kontrolli i vektorit"kuptohet ndërveprimi i pajisjes së kontrollit me të ashtuquajturin "vektor hapësinor", i cili rrotullohet me frekuencën e fushës motorike.
Aparatura matematikore e kontrollit të vektorit
Fondacioni Wikimedia. 2010.
Shihni se çfarë është "Kontrolli i vektorit" në fjalorë të tjerë:
Gjurmimi i letrës me të. Vektorregelung. Një metodë për të kontrolluar shpejtësinë e rrotullimit dhe / ose çift rrotullues të një motori elektrik duke përdorur veprimin e një konverteri elektrik të makinës në përbërësit vektorë të rrymës së statorit të një motori elektrik. Në literaturën në gjuhën ruse në ... Wikipedia
Zgjidhja e problemit të kontrollit optimal të teorisë matematikore, në të cilën veprimi i kontrollit u = u (t) është formuar në formën e një funksioni të kohës (kështu supozohet se në rrjedhën e procesit nuk ka informacion , me përjashtim të atij që u dha në fillim, sistemit ... ... Enciklopedia e matematikës
- Sistemi i kontrollit të shpejtësisë së rotorit të një motori elektrik asinkron (ose sinkron). Përbëhet nga motori aktual elektrik dhe konverteri i frekuencës ... Wikipedia
Ky term ka kuptime të tjera, shih CNC (disambiguation). Kjo faqe propozohet të bashkohet me CNC. Shpjegimi i arsyeve dhe diskutimi në faqen Wikipedia: Drejt unifikimit / 25 f ... Wikipedia
Statori dhe rotori i një makine me induksion 0,75 kW, 1420 rpm, 50 Hz, 230 400 V, 3,4 2,0 A Një makinë asinkrone është një makinë elektrike AC ... Wikipedia
- (DPR) pjesë e motorit elektrik. Në motorët e kolektorëve, sensori i pozicionit të rotorit është një njësi kolektori furçash, i cili është gjithashtu një komutator aktual. Në motorët pa furça, sensori i pozicionit të rotorit mund të jetë i llojeve të ndryshme ... Wikipedia
DS3 DS3 010 Të dhënat bazë Shteti i ndërtimit ... Wikipedia
Një makinë asinkrone është një makinë elektrike me rrymë alternative, shpejtësia e rotorit të së cilës nuk është e barabartë (më pak se) frekuenca e rrotullimit të fushës magnetike të krijuar nga rryma në mbështjelljen e statorit. Makinat asinkrone janë më të zakonshmet elektrike ... ... Wikipedia
Ky term ka kuptime të tjera, shihni Konvertuesi i frekuencës. Ky artikull duhet të wikified. Ju lutemi, rregulloni atë sipas rregullave të formatimit të artikullit ... Wikipedia
DS3 ... Wikipedia
libra
- Kontrolli vektorial i kursimit të energjisë i motorëve elektrikë asinkron: një pasqyrë e gjendjes dhe rezultate të reja: Monografi, Borisevich AV Monografia i kushtohet metodave të rritjes së efikasitetit energjetik të kontrollit vektorial të motorëve elektrikë asinkronë. Një model i një motori elektrik asinkron konsiderohet dhe parimi i një vektori ...
