Asinchroninių variklių skaliarinis ir vektorinis valdymas – koks skirtumas?

Asinchroninis variklis — kintamosios srovės variklis, kurio srovės statoriaus apvijose sukuria besisukantį magnetinį lauką. Šis magnetinis laukas indukuoja sroves rotoriaus apvijoje ir, veikdamas šias sroves, neša su savimi rotorių.

Tačiau, kad besisukančio statoriaus magnetinis laukas sukeltų sroves besisukančiame rotoriuje, rotorius savo sukimosi metu turi šiek tiek atsilikti nuo besisukančio statoriaus lauko. Todėl asinchroniniame variklyje rotoriaus greitis visada yra šiek tiek mažesnis už magnetinio lauko sukimosi greitį (kuris nustatomas pagal variklį maitinančios kintamosios srovės dažnį).

Rotoriaus lėtėjimas dėl besisukančio statoriaus magnetinio lauko (rotoriaus slydimas) kuo daugiau, tuo didesnė variklio apkrova. Rotoriaus sukimosi ir statoriaus magnetinio lauko sinchronizacijos nebuvimas yra būdingas asinchroninio variklio bruožas, taigi ir jo pavadinimas.

Besisukantį magnetinį lauką statoriuje sukuria apvijos, tiekiamos fazinio poslinkio srovėmis. Tam dažniausiai naudojama trifazė kintamoji srovė. Taip pat yra vienfazių indukcinių variklių, kur fazių poslinkis tarp srovių apvijose sukuriamas apvijose įtraukiant skirtingas reaktyvines varžas.

Šiuolaikinių bešepetėlių variklių rotoriaus kampiniam sukimosi greičiui, taip pat sukimo momentui ant veleno reguliuoti naudojamas vektorinis arba skaliarinis elektrinės pavaros valdymas.

Skaliarinis valdymas

Tai buvo labiausiai paplitęs skaliarinio indukcinio variklio valdymas, kai, pavyzdžiui, ventiliatoriaus ar siurblio sukimosi greičiui reguliuoti pakanka palaikyti pastovų rotoriaus sukimosi greitį, tam pakanka grįžtamojo ryšio signalo iš slėgio jutiklio arba iš greičio jutiklio.

Skaliarinio valdymo principas yra paprastas: maitinimo įtampos amplitudė yra dažnio funkcija, o įtampos ir dažnio santykis yra maždaug pastovus.

Konkreti šios priklausomybės forma yra susijusi su veleno apkrova, tačiau principas išlieka tas pats: padidiname dažnį, o įtampa proporcingai didėja priklausomai nuo konkretaus variklio apkrovos charakteristikos.

Dėl to magnetinis srautas tarp rotoriaus ir statoriaus išlaikomas beveik pastovus. Jei įtampos ir dažnio santykis nukrypsta nuo vardinio variklio, variklis bus arba per daug, arba per mažai sužadintas, todėl variklis dings ir sutrinka proceso veikimas.

Taigi skaliarinis valdymas leidžia pasiekti beveik pastovų veleno sukimo momentą darbo dažnių diapazone, nepriklausomai nuo dažnio, tačiau esant mažiems apsisukimams sukimo momentas vis tiek mažėja (kad to išvengtumėte, reikia padidinti įtampos santykį su dažniu ), todėl , kiekvienam varikliui yra griežtai apibrėžtas skaliarinio valdymo diapazonas.

Be to, neįmanoma sukurti skaliarinės greičio reguliavimo sistemos be ant veleno sumontuoto greičio jutiklio, nes apkrova labai įtakoja faktinio rotoriaus greičio atsilikimą nuo maitinimo įtampos dažnio. Bet net ir naudojant greičio jutiklį su skaliariniu valdymu, sukimo momento sureguliuoti itin tiksliai nepavyks (bent jau ekonomiškai netikslinga).

Tai yra skaliarinio valdymo trūkumas, paaiškinantis santykinį jo pritaikymo trūkumą, daugiausia apsiribojantį įprastiniais indukciniais varikliais, kur slydimo priklausomybė nuo apkrovos nėra kritinė.

Vektorinis valdymas

Norėdami atsikratyti šių trūkumų, 1971 m. Siemens inžinieriai pasiūlė naudoti vektorinį variklio valdymą, kuriame valdymas atliekamas naudojant grįžtamąjį ryšį apie magnetinio srauto dydį. Pirmosiose vektoriaus valdymo sistemose buvo srauto jutikliai varikliuose.

Šiandien požiūris į šį metodą yra šiek tiek kitoks: matematinis variklio modelis leidžia apskaičiuoti rotoriaus greitį ir veleno momentą, priklausomai nuo esamų fazių srovių (iš statoriaus apvijų srovių dažnio ir verčių). .

Šis progresyvesnis metodas leidžia nepriklausomai ir beveik inerciškai valdyti veleno sukimo momentą ir veleno greitį esant apkrovai, nes valdymo procese taip pat atsižvelgiama į srovių fazes.

Kai kurios tikslesnės vektorinės valdymo sistemos turi greičio grįžtamojo ryšio kilpas, o valdymo sistemos be greičio jutiklių vadinamos be jutiklių.

Taigi, priklausomai nuo tos ar kitos elektrinės pavaros taikymo srities, jos vektoriaus valdymo sistema turės savo ypatybes, savo reguliavimo tikslumo laipsnį.

Kai greičio reguliavimo tikslumo reikalavimai leidžia nukrypti iki 1,5%, o reguliavimo diapazonas neviršija 1 iš 100, tada sistema be jutiklių yra gerai. Jei reikalingas greičio reguliavimo tikslumas, kurio nuokrypis yra ne didesnis kaip 0,2%, o diapazonas sumažinamas iki 1 iki 10 000, tada būtina turėti veleno greičio jutiklio grįžtamąjį ryšį. Greičio jutiklio buvimas vektorinio valdymo sistemose leidžia tiksliai valdyti sukimo momentą net esant žemiems dažniams iki 1 Hz.

Taigi, vektorinis valdymas turi šiuos privalumus. Didelis rotoriaus greičio reguliavimo tikslumas (ir be greičio jutiklio) net ir dinamiškai besikeičiančios veleno apkrovos sąlygomis, tuo tarpu nebus jokių smūgių. Sklandus ir tolygus veleno sukimasis mažais apsisukimais. Didelis efektyvumas dėl mažų nuostolių optimalių maitinimo įtampos charakteristikų sąlygomis.

Vektorinis valdymas neapsieina be trūkumų. Skaičiavimo operacijų sudėtingumas.Poreikis nustatyti pradinius duomenis (kintamus pavaros parametrus).

Grupinei elektrinei pavarai vektorinis valdymas iš esmės netinkamas, čia skaliarinis valdymas yra geresnis.