Control vectorial al motorului electric pe degete. Control scalar și vectorial al motoarelor cu inducție - care este diferența? Alte resurse utile

Atunci când se proiectează controlul frecvenței unui motor electric, devine necesar să se construiască modele adecvate care să țină cont pe deplin de specificul proceselor electromecanice care au loc în motor. Pentru a testa modelele, este necesar să le comparați cu un proces implementat fizic pe echipamente reale; prin urmare, devine necesar să se determine parametrii motoarelor electrice reale pentru a verifica modelul pentru adecvare. Articolul descrie un model matematic de control vectorial al unui motor electric asincron. Modelul vă permite să urmăriți procesele electromecanice din motorul electric în timpul funcționării acestuia. Se obțin grafice ale tranzitorilor mecanici și electrici care caracterizează pornirea motorului electric. Este construită caracteristica mecanică a motorului electric cu control vectorial, arătând clar creșterea domeniului de sarcină. A fost evaluată adecvarea modelului. Experimentele matematice și crearea modelelor au fost efectuate în mediul de simulare grafică Simulink, o aplicație pentru pachetul Matlab.

invertor

model matematic

caracteristica mecanica

control vectorial

motor asincron

1. Vinogradov A.B. Controlul vectorial al unităților electrice de curent alternativ / Universitatea de Stat de Inginerie Energetică Ivanovo numită după V.I. Lenin. - Ivanovo, 2008. - 297 p.

2. Lihodedov A.D. Construirea caracteristicii mecanice a unui motor asincron și aprobarea lui // Probleme moderne de știință și educație. - 2012. - Nr 5. - URL: http://www..09.2012).

3. Usolţev A.A. Controlul vectorial al motoarelor asincrone: un manual despre disciplinele ciclului electromecanic. - Sankt Petersburg, 2002.

4. Shuvalov G.A. Economisirea energiei electrice cu ajutorul unui convertor de frecvență // Echipamente electrice: funcționare și reparare. - 2012. - Nr. 2.

5. Blaschke, F. Das Prinzip der Feldorientierung, die Grundlage für die Transvector-Regelung von Drehfeldmaschinen (în germană), Siemens-Zeitschrift 45, Heft 10, 1971.

6. PLC este ușor!! Controlul vectorial. – URL: http://plc24.ru/vektornoe-upravlenie/ (data accesului: 09/12/2012).

Dezvoltarea acționării electrice asincrone cu control vectorial

Se obișnuiește să se facă distincția între două metode principale de control al convertizoarelor de curent alternativ care folosesc convertoare de frecvență cu semiconductori ca convertoare de energie: frecvență și vector.

Cu controlul frecvenței, una dintre legile statice ale controlului frecvenței este implementată în PE (de exemplu, etc.). La ieșirea sistemului de control, se formează o sarcină pentru frecvența și amplitudinea tensiunii de ieșire a invertorului. Domeniul de aplicare al unor astfel de sisteme: acționare electrică asincronă, la care nu există cerințe statice și dinamice crescute, ventilatoare, pompe și alte mecanisme industriale generale.

Cu control vectorial, controlul se realizează în funcție de valorile instantanee ale variabilelor. În sistemele vectoriale digitale, controlul poate fi efectuat pe variabile echivalente (mediate pe intervalul de discretie a controlului).

În 1971, Blaschke a propus principiul construirii unui sistem de control pentru un motor asincron, care a folosit un model vectorial al IM cu orientarea sistemului de coordonate de-a lungul legăturii fluxului rotorului. Acest principiu se mai numește și control direct al cuplului. Controlul vectorial vă permite să creșteți în mod semnificativ domeniul de control, precizia controlului, creșterea vitezei de acționare electrică. Această metodă asigură controlul direct al cuplului motorului.

Cuplul este determinat de curentul statorului, care creează un câmp magnetic excitant. Cu controlul direct al cuplului, este necesar să se schimbe, pe lângă amplitudine, faza curentului statorului, adică vectorul curentului. Acesta este motivul pentru termenul „control vectorial”.

Pentru a controla vectorul curent și, în consecință, poziția fluxului magnetic al statorului în raport cu rotorul în rotație, este necesar să se cunoască în orice moment poziția exactă a rotorului. Problema este rezolvată fie cu ajutorul unui senzor de poziție a rotorului la distanță, fie prin determinarea poziției rotorului prin calcularea altor parametri ai motorului. Curenții și tensiunile înfășurărilor statorului sunt utilizați ca acești parametri.

Un VFD cu control vectorial fără senzor de feedback al vitezei este mai puțin costisitor, dar controlul vectorial necesită o cantitate mare și o viteză mare de calcule de la convertorul de frecvență. În plus, pentru controlul direct al cuplului la viteze de rotație scăzute, apropiate de zero, este imposibilă funcționarea unei acționări electrice controlate în frecvență fără feedback al vitezei. Controlul vectorial cu un senzor de feedback al vitezei oferă o gamă de control de până la 1:1000 și mai mare, precizie de control al vitezei - sutimi de procent, precizie de cuplu - unități de procente.

Alimentarea AM și SM în modul de control vectorial se realizează de la un invertor, care poate furniza în orice moment amplitudinea și poziția unghiulară necesară a vectorului de tensiune (sau curent) al statorului. Măsurarea amplitudinii și a poziției vectorului de flux rotor se efectuează cu ajutorul unui observator (un aparat matematic care vă permite să restabiliți parametrii nemăsurați ai sistemului). În funcție de condițiile de funcționare ale acționării electrice, este posibil să se controleze motorul electric atât în ​​moduri cu precizie normală, cât și în moduri cu precizie crescută de rezolvare a sarcinii pentru viteză sau cuplu. Deci, de exemplu, convertorul de frecvență oferă o precizie de menținere a vitezei de ± 2-3% în modul V / f, cu control vectorial fără senzor de viteză ± 0,2%, cu control vectorial complet cu un senzor de viteză, o precizie este prevăzută de ± 0,01%.

Principiul general al controlului vectorial IM

În viitor, vom folosi următorii indici ai sistemelor de coordonate: a-b - sistem de coordonate fix (), orientat de-a lungul axei de fază a înfășurării statorului; x-y - sistem de coordonate care se rotește sincron cu rotorul () și orientat de-a lungul axei de fază a înfășurării acestuia; d-q - sistem de coordonate care se rotește sincron cu legătura de flux al rotorului () și orientat în direcția acestuia; m-n este un sistem de coordonate orientat arbitrar care se rotește cu o viteză arbitrară.

Principiul general al modelării și construirii unui sistem de control IM este că în acest scop se folosește un sistem de coordonate care este orientat constant în direcția unui vector care determină momentul electromagnetic. Apoi proiecția acestui vector pe o altă axă de coordonate și termenul corespunzător din expresia pentru cuplul electromagnetic va fi egal cu zero și, formal, ia forma identică cu expresia pentru cuplul electromagnetic al motorului de curent continuu, care este proporțională în magnitudinea curentului de armătură și a fluxului magnetic principal.

În cazul orientării sistemului de coordonate de-a lungul legăturii fluxului rotorului ( ) momentul poate fi reprezentat ca:

, (1)

unde este inductanța de scurgere a circuitului rotor, este inductanța circuitului de magnetizare, este numărul de perechi de poli, este proiecția curenților statorici pe axele sistemului de coordonate.

Conform acestei expresii, este posibil, cu condiția ca legătura fluxului rotor să fie constantă, să se controleze momentul electromagnetic prin modificarea proiecțiilor curentului statorului pe axa transversală. Alegerea unei ecuații pentru construirea unui sistem de control joacă un rol important, deoarece multe cantități, în special pentru tensiunea arterială în scurtcircuit, nu pot fi măsurate. În plus, această alegere afectează semnificativ complexitatea funcțiilor de transfer ale sistemului, uneori crescând ordinea ecuațiilor de câteva ori.

Pentru a construi un sistem de control vectorial IM, trebuie să alegeți un vector în raport cu care va fi orientat sistemul de coordonate și expresia corespunzătoare pentru cuplul electromagnetic, apoi determinați cantitățile incluse în acesta din ecuațiile pentru stator și/sau circuitul rotorului (2):

, (2, a)

, (2, b)

unde este tensiunea înfășurărilor statorului în formă vectorială; - rezistenta activa a infasurarilor statorului si rotorului; componentele sunt asociate cu o modificare a legăturii fluxului în timp datorită unei modificări a curenților în timp și sunt numite EMF de transformare, prin analogie cu procesele de excitare a acestuia în mașina electrică corespunzătoare; componentele , - sunt asociate cu o modificare a legăturii fluxului din cauza rotației rotorului și se numesc EMF de rotație.

Dacă alegem legătura de flux al rotorului ca vector de referință și orientăm sistemul de coordonate de-a lungul acestuia astfel încât axa sa reală să coincidă cu direcția , atunci frecvența unghiulară de rotație a sistemului de coordonate va fi egală cu frecvența unghiulară a sursei statorului, deoarece vectorii legăturilor de flux ale statorului și rotorului se rotesc la aceeași frecvență. Folosirea vectorului de flux al rotorului asigură teoretic o capacitate mare de suprasarcină a IM.

În acest caz, proiecțiile vectorului curent al statorului, ținând cont de faptul că , sunt egale cu:

(3)

unde este constanta de timp electromagnetică a rotorului.

Exprimăm legătura fluxului și frecvența unghiulară a rotorului:

(4)

Astfel, folosind proiecția curentului statorului, este posibil să se controleze legătura fluxului rotorului, iar funcția de transfer a acestui canal corespunde unei legături aperiodice cu o constantă de timp egală cu constanta de timp a rotorului; și cu ajutorul proiecției, este posibil să se controleze independent și inerțial frecvența rotorului.

În acest caz, momentul electromagnetic al AM poate fi determinat prin cunoașterea frecvenței curenților rotorului la o legătură de flux dată:

, (5)

Expresii - definiți relația dintre proiecțiile curentului statorului pe axele de coordonate, legătura fluxului, frecvența rotorului și cuplul electromagnetic al IM. Din expresia și ecuația mișcării rezultă că controlul cuplului poate fi efectuat fără inerție prin două semnale de intrare: legătura de flux și frecvența rotorului. Aceste semnale sunt legate de proiecțiile vectorului curent al statorului prin expresiile . Prin urmare, dispozitivul de control vectorial conține o unitate de decuplare a coordonatelor (RC) care efectuează transformări în conformitate cu expresiile (3), precum și un rotator care rotește vectorul de curent al statorului în direcția opusă rotației rotorului IM. Semnalele de intrare pentru dispozitivul de control vor fi tensiunea de linie a rețelei și frecvența tensiunii de alimentare corespunzătoare legăturii de flux și frecvenței rotorului. Denumirea blocului de decuplare de coordonate provine de la funcția pe care o îndeplinește pentru generarea de semnale corespunzătoare proiecțiilor independente (decuplate, separate) ale vectorului curent al statorului (Figura 1).

Orez. 1. Schema structurală a blocului de decuplare de coordonate.

Din expresia pentru cuplul electromagnetic (5) și ecuația generală a mișcării, se poate obține funcția de transfer a AM prin canalul de control al frecvenței rotorului:

unde este constanta mecanică de timp. Această funcție de transfer este pe deplin în concordanță cu un motor de curent continuu, astfel încât construcția sistemelor de acționare electrică cu control vectorial IM nu este diferită de acționările de curent continuu.

Trebuie remarcat faptul că dispozitivul de control își poate îndeplini funcțiile numai dacă parametrii IM incluși în funcțiile de transfer ale legăturilor sale corespund valorilor adevărate, altfel legătura fluxului și frecvența rotorului în IM și în dispozitivul de control vor diferi unele de altele. . Această împrejurare creează dificultăți semnificative în implementarea în practică a sistemelor de control al vectorilor, deoarece Parametrii BP se modifică în timpul funcționării. Acest lucru se aplică în special valorilor rezistențelor active.

Descrierea matematică a transformărilor de coordonate

Dacă vectorul curent este reprezentat într-un sistem de coordonate fix (a, b), atunci trecerea la un nou sistem de coordonate (x, y), rotit față de cel original la un anumit unghi (Figura 2a), se realizează din următoarea relație a argumentelor numerelor complexe:

Sau (7)

Orez. 2. Vector curent generalizat în diferite sisteme de coordonate.

Pentru un sistem de coordonate care se rotește la o frecvență unghiulară constantă, unghiul este .

Transformarea coordonatelor poate fi scrisă în formă extinsă după cum urmează:

De aici puteți găsi componentele vectorului și sub formă de matrice:

, (9)

unde , sunt valorile instantanee ale curenților înfășurărilor corespunzătoare.

Un element necesar al sistemului de control vectorial IM este un rotator care transformă coordonatele vectorilor în conformitate cu expresia (9) .

Pentru a converti variabilele din sistemul de coordonate (d,q) în sistemul de coordonate (a, b), folosim următoarele ecuații:

unde γ este unghiul de orientare a câmpului. Schema bloc a rotatorului este prezentată în Figura 3.

Orez. 3. Schema bloc a rotatorului.

Model matematic al tensiunii arteriale

Motorul cu inducție este modelat în sistemul de coordonate - α, β. Ecuațiile corespunzătoare acestui sistem de coordonate sunt descrise de sistemul de ecuații:

(11)

unde: , , , - componente ale vectorilor de legătură a fluxului statoric și rotor în sistemele de coordonate ; , - componente ale vectorului tensiune statoric în sisteme de coordonate ; - rezistenta activa a infasurarilor statorului si rotorului; - inductanța totală a înfășurărilor statorului și rotorului (17), (18) - coeficienții de cuplare electromagnetică ai statorului și rotorului (12), (13); p este numărul de perechi de poli; - viteza mecanica a rotorului; J este momentul de inerție al rotorului motorului; - momentul de rezistenta pe arborele motorului.

Valorile inductanței totale a înfășurărilor și coeficienții cuplajului electromagnetic al statorului și rotorului sunt calculate prin formulele:

unde: - inductanța de scurgere; - inductanța circuitului de magnetizare,

unde: - rezistența inductivă la scurgere a înfășurărilor statorului și rotorului; - rezistenta inductiva a circuitului de magnetizare; f este frecvența tensiunii furnizate statorului.

La rezolvarea unui sistem de ecuații diferențiale în coordonate (11), se poate obține o caracteristică mecanică dinamică și caracteristici temporale ale variabilelor de stare (de exemplu, cuplul și viteza), care oferă o idee despre procesele care au loc în motor. Componentele tensiunii furnizate înfășurării statorice a motorului se calculează prin formula:

(19)

unde U este valoarea efectivă a tensiunii furnizate statorului.

Soluția ecuațiilor se reduce la integrarea părților din stânga și din dreapta fiecărei ecuații diferențiale a sistemului:

(20)

Dependențele de timp curent sunt calculate prin ecuațiile:

(21)

Datele pașaportului AD DMT f 011-6u1 sunt date în articol.

Figura 4 prezintă un model de IM controlat de curentul statorului într-un sistem de coordonate orientat de-a lungul legăturii fluxului rotorului.

Orez. 4. Model de control vectorial al tensiunii arteriale în mediul Simulink:

AD - motor asincron;

UU - dispozitiv de control, inclusiv: RK - unitate de decuplare de coordonate, R - rotator;

H este sarcina, care ține cont și de rezistența lagărelor.

Modelul de control vectorial IM vă permite să urmăriți procesele electromagnetice care apar într-un motor asincron în timpul funcționării acestuia.

Următorul grafic (Figura 5) prezintă caracteristica mecanică a unui motor electric cu control vectorial, obținută prin modelare, în comparație cu caracteristica mecanică a unui motor electric fără controler, obținută într-un experiment la scară maximă.

Orez. 5. Compararea caracteristicilor mecanice.

După cum se poate observa din grafic, cu control vectorial, caracteristica mecanică a motorului cu inducție devine rigidă, drept urmare domeniul de suprasarcină se extinde. Valorile caracteristice în intervalul de la 0 la 153 Nm diferă ușor, eroarea este de doar 1,11%, prin urmare, modelul matematic rezultat reflectă în mod adecvat funcționarea unui motor real și poate fi utilizat pentru experimente în practica ingineriei.

Concluzie

Utilizarea controlului vectorial vă permite să controlați direct cuplul electromagnetic al motorului electric prin modificarea amplitudinii și fazei tensiunii de alimentare. Pentru controlul vectorial al unui motor asincron, ar trebui să îl aduceți mai întâi la o mașină simplificată cu doi poli, care are două înfășurări pe stator și rotor, în conformitate cu aceasta, există sisteme de coordonate asociate cu statorul, rotorul și câmpul. Controlul vectorial presupune prezența în legătura de control a unui model matematic al unui motor electric reglabil.

Caracteristicile mecanice obținute în timpul funcționării modelului descris confirmă informațiile teoretice despre controlul vectorial. Modelul este adecvat și poate fi folosit pentru experimente ulterioare.

Recenzători:

Shvetsov Vladimir Alekseevich, doctor în științe tehnice, profesor la Departamentul de inginerie electrică din KamchatGTU, Petropavlovsk-Kamchatsky.

Potapov Vadim Vadimovici, doctor în științe tehnice, profesor al filialei Universității Federale din Orientul Îndepărtat, Petropavlovsk-Kamchatsky.

Link bibliografic

Conform celor mai recente statistici, aproximativ 70% din toată energia electrică produsă în lume consumă o unitate electrică. Și acest procent crește în fiecare an.

Cu o metodă selectată corespunzător de control al motorului electric, este posibil să se obțină eficiență maximă, cuplu maxim pe arborele mașinii electrice și, în același timp, performanța generală a mecanismului va crește. Motoarele electrice care funcționează eficient consumă un minim de energie electrică și oferă eficiență maximă.

Pentru motoarele electrice alimentate de un convertor de frecvență, eficiența va depinde în mare măsură de metoda aleasă de control al mașinii electrice. Doar prin înțelegerea meritelor fiecărei metode inginerii și proiectanții pot obține cele mai bune performanțe din fiecare metodă de control.
Conţinut:

Metode de control

Mulți oameni care lucrează în domeniul automatizării, dar care nu sunt implicați îndeaproape în dezvoltarea și implementarea sistemelor de acționare electrică, consideră că controlul unui motor electric constă într-o secvență de comenzi introduse folosind o interfață de la un panou de control sau un PC. Da, din punctul de vedere al ierarhiei generale de control al unui sistem automatizat, acest lucru este corect, dar există încă modalități de a controla motorul electric în sine. Aceste metode vor avea un impact maxim asupra performanței întregului sistem.

Pentru motoarele asincrone conectate la un convertor de frecvență, există patru metode de control de bază:

• U / f - volți pe herți;
• U/f cu encoder;
• Control vectorial în buclă deschisă;
• Control vectorial în buclă închisă;

Toate cele patru metode folosesc modularea lățimii impulsului PWM, care modifică lățimea unui semnal fix prin variarea lățimii impulsului pentru a crea un semnal analogic.

Modularea lățimii impulsului este aplicată convertizorului de frecvență prin utilizarea unei tensiuni fixe de magistrală de curent continuu. prin deschiderea și închiderea rapidă (mai corect, comutarea) generează impulsuri de ieșire. Variind lățimea acestor impulsuri, la ieșire se obține o „undă sinusoidală” a frecvenței dorite. Chiar dacă forma tensiunii de ieșire a tranzistoarelor este pulsată, curentul se obține în continuare sub formă de sinusoid, deoarece motorul electric are o inductanță care afectează forma curentului. Toate metodele de control se bazează pe modulația PWM. Diferența dintre metodele de control este doar în metoda de calcul a tensiunii aplicate motorului.

În acest caz, frecvența purtătoare (indicată cu roșu) reprezintă frecvența maximă de comutare a tranzistoarelor. Frecvența purtătoare pentru invertoare este de obicei între 2 kHz - 15 kHz. Referința de frecvență (indicată cu albastru) este semnalul de referință a frecvenței de ieșire. Pentru invertoarele aplicabile în sistemele de acționare convenționale, de regulă, se află în intervalul 0 Hz - 60 Hz. Când semnalele a două frecvențe sunt suprapuse una peste alta, va fi emis un semnal de deschidere a tranzistorului (indicat cu negru), care alimentează motorul electric.

Metoda de control V/F

Controlul volt-per-hertz, cel mai frecvent denumit V/F, este poate cel mai simplu mod de reglare. Este adesea folosit în sistemele simple de acționare electrică datorită simplității și numărului minim de parametri necesari pentru funcționare. Această metodă de control nu necesită instalarea obligatorie a unui encoder și setări obligatorii pentru o unitate electrică controlată în frecvență (dar este recomandată). Acest lucru are ca rezultat costuri mai mici pentru echipamentele auxiliare (senzori, fire de feedback, relee etc.). Controlul U / F este destul de des folosit în echipamentele de înaltă frecvență, de exemplu, este adesea folosit în mașinile CNC pentru a conduce rotația axului.

Modelul cu cuplu constant are un cuplu constant pe întreaga gamă de viteze la același raport U/F. Modelul cu raport de cuplu variabil are o tensiune de alimentare mai mică la viteze mici. Acest lucru este necesar pentru a preveni saturarea mașinii electrice.

V/F este singura modalitate de a controla viteza unui motor cu inducție care permite controlul mai multor unități de la un singur convertor de frecvență. În consecință, toate mașinile pornesc și se opresc în același timp și funcționează la aceeași frecvență.

Dar această metodă de control are mai multe limitări. De exemplu, atunci când utilizați metoda de control V/F fără un encoder, nu există absolut nicio certitudine că arborele unei mașini cu inducție se rotește. În plus, cuplul de pornire al mașinii electrice la o frecvență de 3 Hz este limitat la 150%. Da, cuplul limitat este mai mult decât suficient pentru majoritatea echipamentelor existente. De exemplu, aproape toate ventilatoarele și pompele folosesc o metodă de control V/F.

Această metodă este relativ simplă datorită specificațiilor sale mai slabe. Controlul vitezei este de obicei în intervalul 2% - 3% din frecvența maximă de ieșire. Răspunsul la viteză este calculat pentru frecvențe peste 3 Hz. Viteza de răspuns a convertizorului de frecvență este determinată de viteza de răspuns a acestuia la o modificare a frecvenței de referință. Cu cât viteza de răspuns este mai mare, cu atât este mai rapid răspunsul unității la o modificare a referinței de viteză.

Intervalul de control al vitezei atunci când se utilizează metoda V/F este 1:40. Înmulțind acest raport cu frecvența maximă de funcționare a motorului electric, obținem valoarea frecvenței minime la care poate funcționa mașina electrică. De exemplu, dacă frecvența maximă este de 60 Hz și intervalul este de 1:40, atunci frecvența minimă este de 1,5 Hz.

Modelul U/F determină raportul dintre frecvență și tensiune în timpul funcționării unui variator de frecvență. Potrivit acestuia, curba de setare a vitezei de rotație (frecvența motorului electric) va determina, pe lângă valoarea frecvenței, și valoarea tensiunii furnizate la bornele mașinii electrice.

Operatorii și tehnicienii pot selecta modelul de reglare V/F dorit cu un singur parametru într-un convertor de frecvență modern. Șabloanele prestabilite sunt deja optimizate pentru aplicații specifice. Există și posibilitatea de a crea propriile șabloane, care vor fi optimizate pentru un sistem specific de variator de frecvență sau motor electric.

Dispozitivele precum ventilatoarele sau pompele au un cuplu de sarcină care depinde de viteza lor de rotație. Cuplul variabil (figura de mai sus) al modelului V/F previne erorile de reglare și îmbunătățește eficiența. Acest model de reglare reduce curenții de magnetizare la frecvențe joase prin reducerea tensiunii la mașina electrică.

Mașinile cu cuplu constant, cum ar fi transportoare, extrudere și alte echipamente folosesc metoda de control al cuplului constant. Cu o sarcină constantă, este necesar un curent de magnetizare complet la toate vitezele. În consecință, caracteristica are o pantă directă în întregul interval de viteză.

Metoda de control U/F cu encoder

Dacă este necesar să se îmbunătățească acuratețea controlului vitezei, la sistemul de control este adăugat un encoder. Introducerea feedback-ului vitezei folosind un encoder vă permite să creșteți acuratețea reglării cu până la 0,03%. Tensiunea de ieșire va fi în continuare determinată de modelul V/F setat.

Această metodă de control nu a fost utilizată pe scară largă, deoarece avantajele pe care le prezintă în comparație cu funcțiile V/F standard sunt minime. Cuplul de pornire, viteza de răspuns și domeniul de control al vitezei sunt toate identice cu V/F standard. În plus, odată cu creșterea frecvențelor de funcționare, pot apărea probleme cu funcționarea codificatorului, deoarece are un număr limitat de rotații.

Deschideți controlul vectorial al buclei

Open Loop Vector Control (VU) este utilizat pentru un control mai larg și mai dinamic al vitezei unei mașini electrice. Când pornesc de la un convertor de frecvență, motoarele pot dezvolta un cuplu de pornire de 200% din cuplul nominal la o frecvență de numai 0,3 Hz. Acest lucru extinde foarte mult lista de mecanisme în care poate fi utilizată o acționare electrică asincronă cu control vectorial. Această metodă vă permite, de asemenea, să controlați cuplul mașinii în toate cele patru cadrane.

Cuplul este limitat de motor. Acest lucru este necesar pentru a preveni deteriorarea echipamentelor, mașinilor sau produselor. Valoarea momentelor este împărțită în patru cadrane diferite, în funcție de sensul de rotație al mașinii electrice (înainte sau înapoi) și în funcție de instrumentele electrice ale motorului. Limitele pot fi setate pentru fiecare cadran separat sau utilizatorul poate seta cuplul total în convertizorul de frecvență.

Modul motor al mașinii asincrone va fi prevăzut ca câmpul magnetic al rotorului să rămână în urma câmpului magnetic al statorului. Dacă câmpul magnetic al rotorului începe să depășească câmpul magnetic al statorului, atunci mașina va intra în modul de frânare regenerativă cu retur de energie, cu alte cuvinte, motorul asincron va comuta în modul generator.

De exemplu, o mașină de închidere a sticlei poate utiliza o limită de cuplu în cadranul 1 (înainte cu cuplu pozitiv) pentru a preveni strângerea excesivă a capacului sticlei. Mecanismul face o mișcare înainte și folosește un cuplu pozitiv pentru a înșuruba capacul sticlei. Pe de altă parte, un dispozitiv precum un ascensor cu o contragreutate mai grea decât un vagon gol va folosi cadranul 2 (rotație inversă și cuplu pozitiv). Dacă mașina se ridică la ultimul etaj, atunci cuplul va fi opus vitezei. Acest lucru este necesar pentru a limita viteza de ridicare și pentru a preveni căderea liberă a contragreutății, deoarece este mai grea decât cabina.

Feedback-ul de curent din aceste convertoare de frecvență vă permite să setați limite ale cuplului și curentului motorului, deoarece pe măsură ce curentul crește, la fel crește și cuplul. Tensiunea de ieșire a invertorului poate crește dacă mecanismul necesită un cuplu mai mare sau poate scădea dacă se atinge limita. Acest lucru face ca principiul controlului vectorial al unei mașini asincrone să fie mai flexibil și mai dinamic decât principiul U/F.

De asemenea, convertizoarele de frecvență cu control vectorial în buclă deschisă au un răspuns la viteză mai rapid - 10 Hz, ceea ce face posibilă utilizarea acestuia în mecanisme cu sarcini de șoc. De exemplu, la concasoarele de roci, sarcina este în continuă schimbare și depinde de volumul și dimensiunile rocii care sunt prelucrate.

Spre deosebire de modelul de control V/F, controlul vectorial folosește un algoritm vectorial pentru a determina tensiunea maximă efectivă de funcționare a motorului.

Controlul vectorial VU rezolvă această problemă datorită prezenței feedback-ului asupra curentului motorului. De regulă, feedback-ul de curent este generat de transformatoarele de curent interne ale convertizorului de frecvență însuși. Pe baza valorii curentului obținut, convertizorul de frecvență calculează cuplul și fluxul mașinii electrice. Vectorul curent al motorului de bază este împărțit matematic într-un vector de curent de magnetizare (I d) și un vector de cuplu (I q).

Folosind datele și parametrii mașinii electrice, invertorul calculează vectorii curentului de magnetizare (I d) și ai cuplului (I q). Pentru a obține performanțe maxime, convertizorul de frecvență trebuie să țină I d și I q separate de 90 0 . Acest lucru este semnificativ deoarece sin 90 0 = 1 și valoarea 1 reprezintă valoarea maximă a cuplului.

În general, controlul vectorial al unui motor cu inducție oferă un control mai strict. Reglarea vitezei este de aproximativ ±0,2% din frecvența maximă, iar domeniul de reglare ajunge la 1:200, ceea ce vă permite să păstrați cuplul atunci când lucrați la viteze mici.

Controlul feedback-ului vectorial

Controlul vectorial în buclă închisă utilizează același algoritm de control ca și VU fără feedback. Principala diferență este prezența unui encoder, care permite variatorului de frecvență să dezvolte un cuplu de pornire de 200% la 0 rpm. Acest articol este pur și simplu necesar pentru a crea un moment inițial la pornirea lifturilor, macaralelor și a altor mașini de ridicat, pentru a preveni scufundarea încărcăturii.

Prezența unui senzor de feedback al vitezei vă permite să măriți timpul de răspuns al sistemului cu peste 50 Hz, precum și să extindeți domeniul de control al vitezei până la 1:1500. De asemenea, prezența feedback-ului vă permite să controlați nu viteza mașinii electrice, ci momentul. În unele mecanisme, valoarea momentului este de mare importanță. De exemplu, mașină de bobinat, mecanisme de blocare și altele. În astfel de dispozitive, este necesar să se regleze momentul mașinii.

Cea mai cunoscută metodă de economisire a energiei este reducerea vitezei motorului AC. Deoarece puterea este proporțională cu cubul de viteză a arborelui, o mică reducere a vitezei poate duce la economii semnificative de energie. Cât de relevant este acest lucru pentru producție, toată lumea înțelege. Dar cum se poate realiza acest lucru? Vom răspunde la aceasta și la alte întrebări, dar mai întâi să vorbim despre tipurile de control ale motoarelor asincrone.

Unitatea electrică AC este un sistem electromecanic care servește drept bază pentru majoritatea proceselor tehnologice. Un rol important în acesta îi revine convertorului de frecvență (FC), responsabil pentru titlul „joc al viorii principale a duetului” - un motor asincron (IM).

Un pic de fizică elementară

De la banca școlii, avem o idee clară că tensiunea este diferența de potențial dintre două puncte, iar frecvența este o valoare egală cu numărul de perioade prin care reușește să le parcurgă curentul într-o secundă.

Ca parte a procesului tehnologic, este adesea necesară modificarea parametrilor de funcționare ai rețelei. În acest scop, există convertoare de frecvență: scalare și vectoriale. De ce se numesc asa? Pentru început, caracteristicile speciale ale fiecărui tip devin clare din numele lor. Să ne amintim elementele de bază ale fizicii elementare și să ne permitem să numim convertorul de frecvență mai scurt pentru simplitate. „Vektornik” are o anumită direcție și se supune regulilor vectorilor. „Scalarul” nu are nimic din toate acestea, așa că algoritmul pentru metoda de control al lui, desigur, este foarte simplu. Numele par să fi fost hotărâte. Acum despre cum sunt interconectate diferite mărimi fizice din formule matematice.

Vă amintiți că pe măsură ce viteza scade, cuplul crește și invers? Aceasta înseamnă că cu cât rotația rotorului este mai mare, cu atât debitul va trece prin stator mai mare și, în consecință, va fi indusă mai multă tensiune.

Același lucru constă în principiul de funcționare în sistemele pe care le luăm în considerare, doar în „scalar” câmpul magnetic al statorului este controlat, iar în „vector” interacțiunea câmpurilor magnetice ale statorului și rotorului joacă un rol. în ultimul caz, tehnologia permite îmbunătățirea parametrilor tehnici ai sistemului de propulsie.

Diferențele tehnice între convertoare

Sunt multe diferențe, le vom evidenția pe cele mai elementare, și fără rețeaua științifică a cuvintelor. Pentru un convertor de frecvență scalar (fără senzor), dependența U / F este liniară, iar domeniul de control al vitezei este destul de mic. Apropo, prin urmare, la frecvențe joase nu există suficientă tensiune pentru a menține cuplul și uneori trebuie să ajustați caracteristica tensiune-frecvență (VCH) la condițiile de funcționare, același lucru se întâmplă la o frecvență maximă peste 50 Hz.

Atunci când arborele se rotește într-o gamă largă de viteze și frecvență joasă, precum și îndeplinește cerințele pentru controlul automat al cuplului, se utilizează metoda de control vectorial cu feedback. Aceasta arată o altă diferență: „scalarul” de obicei nu are un astfel de feedback.

Ce fel de urgență să alegi? În aplicarea unuia sau altuia dispozitiv, ghidat în principal de domeniul de aplicare al acționării electrice. Cu toate acestea, în cazuri speciale, alegerea tipului de convertizor de frecvență devine nevariabilă. În primul rând: există o diferență clară, vizibilă de preț (cele scalare sunt mult mai ieftine, nu este nevoie de nuclee de calcul scumpe). Prin urmare, reducerea costului de producție depășește uneori decizia de alegere. În al doilea rând: există domenii de aplicare în care doar utilizarea lor este posibilă, de exemplu, în liniile de transport, unde mai multe motoare electrice sunt controlate sincron de la unul (VFD).

metoda scalară

O unitate electrică asincronă cu control scalar al vitezei (adică prin VchH) rămâne cea mai comună până în prezent. Metoda se bazează pe faptul că turația motorului este o funcție a frecvenței de ieșire.

Controlul scalar al motorului este cea mai bună alegere pentru cazurile în care nu există sarcină variabilă și nici nu este nevoie de o dinamică bună. Nu sunt necesari senzori pentru ca „scalarul” să funcționeze. Când se utilizează metoda considerată, nu este nevoie de un procesor digital costisitor, așa cum este cazul controlului vectorial.

Metoda este adesea folosită pentru controlul automat, ventilator, compresor și alte unități. Aici este necesar ca fie viteza de rotație a arborelui motor folosind un senzor, fie un alt indicator specificat (de exemplu, temperatura lichidului controlat de către dispozitiv de urmărire adecvat) să fie întreținut.

Cu control scalar, modificarea frecvenței-amplitudine a tensiunii de alimentare este determinată de formula U / fn = const. Acest lucru permite un flux magnetic constant în motor. Metoda este destul de simplă, ușor de implementat, dar nu fără unele dezavantaje semnificative:

• nu este posibil să se controleze simultan cuplul și viteza, prin urmare, se selectează valoarea care este cea mai semnificativă din punct de vedere tehnologic;
• interval îngust de control al vitezei și cuplu scăzut la viteze mici;
• performanță slabă cu sarcină în schimbare dinamică.

Ce este metoda vectorului?

metoda vectoriala

A apărut în procesul de îmbunătățire și este utilizat atunci când este necesar să se realizeze viteza maximă, reglarea într-o gamă largă de viteze și controlabilitatea cuplului pe arbore.

În cele mai recente modele de acționări electrice, în sistemul de control (CS) de acest tip este introdus un model matematic al motorului, care este capabil să calculeze momentul motorului și viteza de rotație a arborelui. În acest caz, este necesară doar instalarea senzorilor de curent ai fazelor statorice.

Astăzi au un număr suficient de avantaje:

• precizie ridicată;
• fără smucituri, rotație lină a tensiunii arteriale;
• gamă largă de reglementări;
• răspuns rapid la modificările de încărcare;
• asigurarea modului de funcționare al motorului, la care pierderile de încălzire și magnetizare sunt reduse, iar acest lucru duce la o creștere râvnită a eficienței!

Avantajele sunt, desigur, evidente, dar metoda de control vectorial nu este lipsită de dezavantaje, cum ar fi complexitatea de calcul și necesitatea cunoașterii indicatorilor tehnici ai IM. În plus, se observă amplitudini mai mari ale oscilațiilor vitezei decât în ​​„scalar” la o sarcină constantă. Sarcina principală în fabricarea unui convertor de frecvență („vector”) este de a oferi un cuplu mare la o viteză de rotație mică.

Diagrama unui sistem de control vectorial cu o unitate de modulare a lățimii impulsului (API PWM) arată cam așa:

În diagrama prezentată, obiectul controlat este un motor asincron care este conectat la un senzor (DS) de pe arbore. Blocurile ilustrate sunt de fapt verigi în lanțul CS implementat pe controler. Blocul BZP stabilește valorile variabilelor. Blocurile logice (BRP) și (BVP) reglează și calculează ecuații variabile. Controlerul în sine și alte părți mecanice ale sistemului sunt amplasate în dulapul electric.

Varianta cu microcontroler de frecventa

Convertorul de frecvență curent/tensiune este proiectat pentru reglarea lină a valorilor principale, precum și a altor indicatori ai funcționării echipamentului. Funcționează ca „scalar” și „vector” în același timp, folosind modele matematice programate în microcontrolerul încorporat. Acesta din urmă este montat într-un scut special și este unul dintre nodurile rețelei de informații ale sistemului de automatizare.

Controlerul bloc/convertorul de frecvență este cea mai recentă tehnologie, în circuitul cu ele folosesc un șoc și reduc intensitatea zgomotului de intrare. Trebuie remarcat că în străinătate se acordă o atenție deosebită acestei probleme.În practica internă, utilizarea filtrelor EMC rămâne încă o verigă slabă, deoarece nu există nici măcar un cadru de reglementare sensibil. Folosim filtrele în sine mai des acolo unde nu sunt necesare și acolo unde sunt cu adevărat necesare, din anumite motive de care sunt uitate.

Concluzie

Cert este că un motor electric în funcționare normală din rețea tinde să aibă parametri standard, acest lucru nu este întotdeauna acceptabil. Acest fapt este eliminat prin introducerea diferitelor mecanisme de angrenare pentru a reduce frecvența la cea necesară. Până în prezent, s-au format două sisteme de control: unul fără senzori și un sistem de senzori cu feedback. Principala lor diferență este în precizia controlului. Cel mai precis, desigur, este al doilea.

Cadrul existent este extins prin utilizarea diferitelor sisteme moderne de control IM care oferă o calitate îmbunătățită a controlului și o capacitate mare de suprasarcină. Pentru o producție rentabilă, o durată lungă de viață a echipamentului și un consum economic de energie, acești factori sunt de mare importanță.

Controlul vectorial (VU) se bazează pe faptul că nu este controlată doar mărimea (modulul) coordonatei controlate, ci și poziția sa spațială (vector) în raport cu axele de coordonate selectate.

Orez. 8.28.Schema frecvenței ED bazată pe AIT (a) și dependența curentului statorului de frecvența curentului în rotor (b)

Pentru a implementa VU, sunt monitorizate valorile instantanee ale legăturii de tensiune, curent și flux. Prin intermediul transformărilor matematice, un motor IM asincron, caracterizat printr-un număr mare de legături încrucișate neliniare, poate fi reprezentat printr-un model liniar cu două canale de control - cuplul și fluxul. O astfel de ușurință de control necesită transformări multiple ale coordonatelor EP, ceea ce nu reprezintă un obstacol, având în vedere nivelul actual de dezvoltare a tehnologiei MP.

Pentru a înțelege esența WU, vom folosi schema schematică a unei mașini generalizate bifazate bipoli (Fig. 8.29), la care poate fi adusă o mașină simetrică, având o înfășurare statorică m-fazată și un i- înfășurarea rotorului de fază.

Orez. 8.29. Schema schematică a unei mașini generalizate bipoli bifazate: 1 - stator; 2 - rotor

Presupunem că sistemul de coordonate se rotește în spațiu cu axe reale reale și imaginare arbitrare, ecuațiile vor avea următoarea formă:

, (8.27)

unde u S , Ш,i S , i 2 ,ψ S , ψ 2 \j7-s>V2 sunt, respectiv, vectorii tensiunilor, curenților și legăturilor de flux ale statorului 1 și rotorului 2; j este desemnarea axei imaginare; Z n - este numărul de perechi de poli; L m - inductanța reciprocă între înfășurările statorului și rotorului; / 2 - vector complex conjugat i-i; 1t este partea imaginară a variabilei complexe; ωu k este viteza unghiulară a rotorului. Legăturile de flux sunt egale

, (8.29)

unde L s (L sa + L m) și L 2 (L 2<, +L m) – индуктивности фазных обмоток соответст-венно статора и ротора.

Orez. 8.30.Schema frecvenței ED bazată pe AIT (a) și dependența curentului statorului de frecvența curentului în rotor (b)

Ecuațiile (8.27) pot fi scrise folosind proiecțiile vectorilor generalizați pe axele de coordonate u, v, i.e. în formă scalară:

În funcție de variabilele de stare IM utilizate, ecuațiile de moment pot avea o formă diferită. Pe lângă ecuația de mai sus (8.28), se folosesc următoarele expresii pentru momentul electromagnetic:

Ecuațiile generalizate ale mașinii pentru sistemul de coordonate uv(8.27) pot fi scrise în orice sistem de coordonate. Alegerea axelor de coordonate depinde de tipul de mașină (sincronă, asincronă) și de obiectivele studiului. Au fost utilizate următoarele sisteme de coordonate: sistem de coordonate fix ap (©k = 0); sistemul de coordonate sincron AU (coc = coo) și sistemul de coordonate dq care se rotesc împreună cu rotorul (co k = co). Dispunerea reciprocă a vectorilor tensiunii arteriale variabile este prezentată în fig. 8.30.

Trecerea de la ecuațiile mașinii generalizate (8.27), (8.28) la ecuațiile unui AD real trifazat se realizează folosind ecuațiile transformărilor de coordonate.9 M este unghiul momentului, q> este unghiul între vectorii curent și tensiune). O, \u003d în m + f - unghiul vectorului de stres (XY); 6« \u003d 9 „ + 8 V - unghiul vectorului curent. Formulele pentru transformările de coordonate se obțin cu condiția ca puterea ambelor mașini să fie constantă. Ele pot fi obținute pentru orice variabilă scrisă în orice axă.

Transformările unei mașini reale într-una generalizată se numesc directe, iar transformările unei mașini generalizate în una reală se numesc inverse. De exemplu, formulele de conversie directă a tensiunilor de fază ale statorului u sa , Shch, u sc la ecuațiile și t și $ în axele ap ale diagramei vectoriale au forma:

Pentru a lua în considerare controlul vectorial, se alege sistemul de coordonate XY, care se rotește în spațiu cu viteza câmpului, i.e. o) k = coo, viteza vectorului fluxului rotor este luată ca aceasta din urmă. \j/2- Vitezele de rotație ale vectorilor de legătură tensiune, curent și flux sunt aceleași numai în condiții de regim staționar, iar în tranzitorii sunt diferite. Principiul controlului vectorial este că

Orez. 8.30. Aranjamentul reciproc al vectorilor variabilei ADVector Diagrama: % \u003d 8 2 + în r - unghiul curgerii.

Formule inverse

Usb \u003d (~ Usa + A / ZU45) / 2, U sc \u003d (-M u -l / ZUf) / 2 . (8.33)

vectorul unei variabile (curent, tensiune etc.) este plasat într-un anumit mod în spațiu. Cel mai eficient este să plasați vectorul de legătură de flux vj7 2 de-a lungul axei reale X a sistemului de coordonate sincron care se rotește cu viteza câmpului atunci . În acest caz, ecuațiile lui IM cu un rotor cu cușcă de veveriță au forma

0= -ω 2 + R 2 K 2 i sy,

M e \u003d 3/2 Z II K 2 ψ 2 i sy. (8,34)

unde K 2 \u003d L s - Kg L m; Kg \u003d b t / bg, cog \u003d coo - co - frecvența de alunecare sau frecvența curentului rotorului Analizând ecuațiile (8.34), se poate observa o oarecare similitudine a acestora cu ecuațiile DCT: momentul din (8.34) este proporțional cu legătura fluxului a rotorului și componenta vectorului curent i sy , iar legătura de flux este proporțională cu componenta i sx /i. Acest lucru face posibil, la fel ca un DCT, controlul separat al debitului și al cuplului, de exemplu. principiul WU aduce AD ​​cu variabilele sale sinusoidale mai aproape de DPT. VU face posibilă utilizarea în sinteză a metodelor de reglementare subordonată, care sunt utilizate pe scară largă în DC EP. Diferența (nu în favoarea VU) este că controlul independent al debitului, cuplului și vitezei nu este efectuat de variabile reale ale motorului, ci convertit într-un sistem de coordonate diferit.

2. La o viteză de 810 min -1:

Schema funcțională a controlului vectorial IM fig. 8.31: h - sarcină; U - management; OS - feedback-ul vitezei; s - viteza; / I - curent; х, y – apartenența variabilelor la sistemul de coordonate sincron; αa, β p– apartenența variabilelor la un sistem de coordonate fix; f - legătura fluxului; a, bb, c sunt indici de fază.

Orez. 8.31.Diagrama funcțională a controlului vectorial IM

Schema se bazează pe principiul reglementării subordonate și conține trei circuite:

1) viteza (externă); conține senzorul de viteză BR și regulatorul de viteză (cuplul) AR;

2) legătură de flux (flux magnetic) cu un regulator de flux Av|/Uψ și un canal OS având o valoare de ieșire u;

3) componenta a 4-a activă ^ și reactivă a vectorului curent al statorului cu regulatoarele AA2 și AA1.

Semnalul OS pentru curentul statorului este realizat de senzorul de curent UA, care măsoară curenții de fază ai motorului în două faze, de exemplu, A și B, și generează semnale u ia și s, *. Pentru a converti aceste semnale într-un sistem de coordonate fix, se folosește convertorul funcțional U1, care funcționează în conformitate cu formulele (8.32) de transformări directe de coordonate cosph = U f / U f, care în convertorul A2 vă permit să treceți de la coordonate fixe a p αβ la coordonatele XY conform următoarelor formule:

u iβ =1/√3 (u iα +u ib).

Legătura de flux poate fi măsurată folosind diferite dispozitive, de exemplu, o înfășurare de măsurare plasată în aceleași caneluri ca și înfășurarea de putere. Cei mai răspândiți sunt senzorii Hall plasați în spațiul de aer al motorului. Semnalele senzorilor Uy sunt convertite în convertorul funcțional U2 conform formulelor (8.32) în semnale și fa și Yfr ale unui sistem de coordonate fix. Valorile obținute trebuie convertite în sistemul de coordonate XY care se rotește în spațiu la viteza câmpului motor.

În acest scop, în suflantul D este alocat un modul de legătură a fluxului rotorului

sub forma semnalului corespunzător și f

Semnalele de tensiune și fa, « fr, Uix , u iy sunt proporționale cu mărimile fizice corespunzătoare.

La intrarea controlerului de legătură de flux UψAy se aplică diferența de semnale pentru setarea legăturii de flux m sf și OS m f, adică. „u.F = „z.f - m F, iar la ieșirea Ay este generat un semnal pentru a seta curentul statorului de-a lungul axei X, adică u 3 ix. Diferența de semnal u 3 ix - Uix, care trece prin regulatorul de curent AA1, se transformă în semnal și * s. Transformări similare au loc în canalul de control de-a lungul axei Y, cu excepția faptului că aici este instalat regulatorul de viteză (cuplu) AR, al cărui semnal de ieșire este împărțit la semnalul modulului de legătură de flux Uψm f la obțineți semnalul de comandă curent și de-a lungul axei Y. La ieșirea regulatorului AA2 a componentei curentului statorului de-a lungul axei Γ se generează un semnal u!y care, împreună cu semnalul u, *, este alimentat la intrările blocului A1, care funcționează în conformitate cu primele două ecuații (8.34).La ieșirea blocului A1, obținem semnale convertite u x și u, în care nu există nicio influență reciprocă a buclelor de control ale componentelor curenților. de-a lungul axelor XylY Semnalele de control și x și y, înregistrate în sistemul de coordonate rotativ XY, în convertorul de coordonate A3 sunt convertite în semnale de control FC în sistemul de coordonate fix aB αβ conform ecuațiilor

U ix = u iα cosφ + u iβ sinφ,;

U yα \u003d u x cosφ - u y sinφ,

U yβ = u x cosφ - u y sinφ. (8,36)

Pentru a controla întrerupătoarele de putere ale invertorului într-un sistem de coordonate trifazat, este necesar să se obțină semnale uu a U Ua, U U b uy, U U c mu s cu ajutorul convertizorului de frecvență în conformitate cu formulele de transformare inversă ( 8.33):

Datorită transformărilor de coordonate în sistemul de control vectorial al CEP, se disting două canale de control: legătura de flux (flux magnetic) și viteza de rotație (cuplu). În acest sens, sistemul de control vectorial este analog cu un motor DC cu control al vitezei în două zone.

Pentru transformarea multiplă a coordonatelor EP în conformitate cu formulele de mai sus, sunt utilizate microcontrolere specializate din clasa DSP care funcționează în timp real. Acest lucru face posibilă obținerea EA profund reglabilă cu viteză mare utilizând un motor asincron cu cușcă de veveriță.

Există multe soluții structurale pentru controlul vectorial. Schema funcțională a VU IM fig. 8.31 se referă la clasa WU directă, în care legătura de curent (fluxul magnetic) este măsurată direct. Cu WU indirect, se măsoară poziția rotorului IM și parametrii electrici (curent, tensiune). Astfel de sisteme s-au răspândit din două motive:

1) măsurarea debitului este laborioasă;

2) senzorul de poziție este necesar în multe dispozitive electronice industriale (de exemplu, dispozitivul electronic de poziție al mașinilor CNC și al manipulatoarelor automate).

Dacă nu este nevoie să se măsoare poziția rotorului, se folosește așa-numitul VU „fără senzor” (nu există senzor de poziție a rotorului), ceea ce necesită proceduri de calcul mai complexe.

Orez. 8.32.Schema de conectare a EA completă.

EA cu VU oferă o gamă largă de control al vitezei (până la 10.000) și în multe cazuri înlocuiește un EA cu gamă largă de motoare cu colector de curent continuu.

Schema EP complet fig. 8.32 fabricat de multe întreprinderi conține: borne de putere: R, S, T (LI, L2, L3) - borne de putere; U, V, W (Tl, T2, TK) - ieșire convertizor de frecvență; PD, R - conectarea bobinei în circuitul intermediar DC; Р, RB– rezistor extern de frânare; P, N - modul extern de frânare; G–- pământ de protecție.

Borne de control: L – terminal „comun” pentru intrări și ieșiri analogice; H - alimentarea potențiometrului de setare a frecvenței; О - borna pentru setarea frecventei de iesire prin tensiune; 01, 02 - borna suplimentara pentru setarea frecventei de iesire in functie de curent si respectiv tensiune; AM - ieșire impuls (tensiune); AMI - ieșire analogică (curent); P24 - borna de alimentare; CM1, PS, 12S, AL0 - terminal "comun"; PLC - terminal comun pentru alimentare externă; FW– rotație înainte; 1, 2, 3, 4, 5 – intrări discrete programabile; PA – borna de ieșire programabilă 11; 12А – terminalul de ieșire programabil 12; AL1, AL2 - releu de alarma; TN - intrare termistor.

Borne de control: L - terminal "comun" pentru intrari si iesiri analogice; H - alimentarea potențiometrului de setare a frecvenței; O - borna pentru setarea frecventei de iesire prin tensiune; 01, 02 - borna suplimentara pentru setarea frecventei de iesire, respectiv, dupa curent si tensiune; AM - ieșire impuls (tensiune); AMI - ieșire analogică (curent); P24 - borna de alimentare; CM1, PS, 12S, AL0 - terminal "comun"; PLC - terminal comun pentru alimentare externă; FW - rotație directă; 1, 2, 3, 4, 5 - intrari discrete programabile; PA - borna de iesire programabila 11; 12A - borna de iesire programabila 12; AL1, AL2 - releu de alarma; TN - intrare termistor.

Întrebări de control

1. Afișați un câmp magnetic rotativ cu o sursă de alimentare simetrică cu un număr de faze altele decât trei, de exemplu, cu m = 2, m = 6.

2. Care sunt consecințele negative ale reglarii vitezei prin tensiune în circuitul statorului în timpul funcționării continue?

3. Pentru ce mecanisme este de preferat controlul vitezei prin schimbarea tensiunii?

4. Din ce motiv este cea mai economică reglare a frecvenței vitezei IM?

5. Ar trebui să fie reglată tensiunea când frecvența este reglată și de ce?

6. Care sunt limitările la reglarea frecvenței IM peste valoarea nominală?

7. Ce tipuri de convertoare de frecvență pentru alimentarea tensiunii arteriale cunoașteți? Dați formele de undă ale tensiunii de pe motor.

8. Ce metode de comutare a tiristoarelor cunoașteți?

9. Care sunt modalitățile de reglare a tensiunii convertoarelor statice?

10. Care este diferența esențială dintre invertoarele de curent și de tensiune?

11. Este posibilă utilizarea frânării regenerative într-un sistem de transmisie a frecvenței? Ce este necesar pentru aceasta în sistemul AIN-AD și sistemul NPC-AD?

12. Este posibil să se obțină o frecvență de alimentare IM mai mare decât frecvența rețelei în sistemul NFC-IM?

13. Ce frecvență completă EP cunoașteți?

14. Care este scopul unui condensator în circuitul continuu într-un convertor de frecvență bazat pe un invertor de tensiune autonom atunci când funcționează pe IM?

15. Comparați valoarea factorului de putere pentru frecvența ED cu IM atunci când este alimentat de un invertor de tensiune independent și pentru IM atunci când este alimentat de la rețea (la aceleași valori de frecvență și sarcină).

16. Ce sisteme de coordonate sunt folosite în controlul vectorial?

17. De ce este necesară convertirea variabilelor dintr-un sistem de coordonate în altul în control vectorial?

18. Este posibil controlul vectorial fără senzori de flux magnetic IM?

19. Desenați o schemă a regulatorului de tensiune tiristor al sistemului - - motor electric asincron (sistem TRN- - AD).

20. Cum se vor schimba caracteristicile mecanice ale IM odată cu modificarea unghiului de control al TRN?

21. În ce măsură se poate modifica momentul de rezistență pe arborele motorului în sistemul TRN- - AD? Desenați un interval aproximativ al valorilor sale admisibile pe graficele caracteristicilor mecanice.

22. Desenați o diagramă a includerii unui rezistor suplimentar în circuitul rotoric al tensiunii arteriale în timpul reglării pulsului.

23. Cum se modifică pierderile de energie în IM cu reglarea impulsului rezistorului suplimentar la reglarea vitezei IM?

24. Desenați o vedere aproximativă a caracteristicilor mecanice ale HELL cu reglarea impulsului rezistorului suplimentar la diferite valori ale ciclului de lucru de comutare a tiristorului.

25. Explicați principiul de funcționare a unei cascade de supape asincrone (AVK).

26. Arată pe grafic cum se vor schimba caracteristicile mecanice ale AVK atunci când unghiul de avans al invertorului se schimbă.

27. Cum ar trebui să se schimbe tensiunea pe statorul IM atunci când frecvența se modifică în cazul diferitelor legi de modificare a momentului de rezistență de la viteză?

28. Arata o vedere aproximativa a caracteristicilor mecanice cu control in frecventa a turatiei in cazul in care momentul de rezistenta nu depinde de viteza.

29. Numiți ce tipuri de TFC sunt utilizate în reglarea frecvenței vitezei tensiunii arteriale. În cazul în care TFC este posibilă controlul vitezei numai în zona valorilor sale mici.

30. Care este sensul „controlului vectorial” al tensiunii arteriale?

33. HELL trifazat cu 4 poli, a cărui înfășurare a statorului este conectată într-o „stea”, are următoarele date nominale: P 2 \u003d 11,2 kW, n \u003d 1500 min -1, U \u003d 380 V, f \u003d 50 Hz. Parametrii motorului sunt setati: r=0,66 Ohm;; r 2 ' \u003d 0,38 Ohm, x \u003d 1,14 Ohm, x "2 \u003d 1,71 Ohm, x m \u003d 33,2 Ohm. Motorul este reglat prin modificarea simultană a tensiunii și a frecvenței. Raportul dintre tensiune și frecvență este menținut constant și egal cu raportul valorile nominale.

34. Calculati momentul maxim M max si cel corespunzator; viteza w m ah pentru frecvențele de 50 și 30 Hz.

35. Repetați pasul 1, neglijând rezistența statorului (r = 0).