Suprasti asinchroninių variklių skaliarinį (V / f) valdymą

Išbandykite Mūsų Instrumentą, Kaip Pašalinti Problemas





Šiame straipsnyje mes pabandysime suprasti, kaip skaliarinio valdymo algoritmas įgyvendinamas asinchroninio variklio greičio kontrolei atlikti gana paprastais skaičiavimais, ir vis dėlto pasiekti pakankamai gerą linijinio kintamo variklio greičio valdymą.

asinchroninio variklio skerspjūvis, rodantis statoriaus ritę, rotoriaus veleną

Daugelio geriausių rinkos analizių ataskaitos tai atskleidžia asinchroniniai varikliai yra populiariausi, kai reikia tvarkyti sunkiasvorių pramoninių variklių programas ir darbus. Pagrindinės asinchroninių variklių populiarumo priežastys iš esmės yra dėl didelio tvirtumo, didesnio patikimumo susidėvėjimo atžvilgiu ir palyginti aukšto funkcinio efektyvumo.



Be to, asinchroniniai varikliai turi vieną tipišką trūkumą, nes juos nėra lengva valdyti įprastais įprastais metodais. Indukcinių variklių valdymas yra gana sudėtingas dėl gana sudėtingos matematinės konfigūracijos, kuri visų pirma apima:

  • Netiesinis atsakas esant šerdies prisotinimui
  • Nestabilumas dėl svyravimų dėl kintančios apvijos temperatūros.

Dėl šių kritinių aspektų, norint užtikrinti asinchroninio variklio valdymą, optimaliai reikalingas kruopščiai apskaičiuotas ir labai patikimas algoritmas, pavyzdžiui, naudojant „vektorinio valdymo“ metodą ir papildomai naudojant mikrovaldikliu pagrįstą apdorojimo sistemą.



Suprasti skaliarinės kontrolės įgyvendinimą

Tačiau egzistuoja dar vienas metodas, kurį galima pritaikyti asinchroninio variklio valdymui naudojant daug lengvesnę konfigūraciją, tai skaliarinis valdymas, apimantis ne vektorinės pavaros metodus.

Iš tikrųjų įmanoma įjungti kintamosios srovės asinchroninį variklį į pastovią būseną, valdant jį tiesmuku įtampos grįžtamuoju ryšiu ir valdant srovę.

Taikant šį skaliarinį metodą, skaliarinis kintamasis gali būti patobulintas, kai jo teisinga vertė pasiekiama praktiškai eksperimentuojant arba naudojant tinkamas formules ir skaičiavimus.

Tada šis matavimas gali būti naudojamas variklio valdymui per atviros grandinės grandinę arba per uždaros grįžtamojo ryšio kilpos topologiją.

Nors skaliarinis valdymo metodas žada pakankamai gerus variklio pastovios būsenos rezultatus, jo laikinas atsakas gali neatitikti ženklo.

Kaip veikia indukciniai varikliai

Žodis „indukcija“ asinchroniniuose varikliuose nurodo unikalų jo veikimo būdą, kai rotoriaus įmagnetinimas statoriaus apvija tampa esminiu operacijos aspektu.

Kai statoriaus apvijoje naudojama kintama srovė, svyruojantis statoriaus apvijos magnetinis laukas sąveikauja su rotoriaus armatūra, sukurdamas naują rotoriaus magnetinį lauką, kuris savo ruožtu reaguoja su statoriaus magnetiniu lauku sukeldamas didelį rotoriaus sukimo momento kiekį. . Šis sukimosi momentas suteikia reikiamą efektyvią mašinos mechaninę galią.

Kas yra 3 fazių voverės narvelio indukcinis variklis

Tai populiariausias asinchroninių variklių variantas ir plačiai naudojamas pramonėje. Voverės narvelio indukciniame variklyje rotorius turi eilę laidų, panašių į laidininko aplinkui esančius laidininkus, pateikiančius unikalią narvą panašią struktūrą ir todėl pavadinimą „voverės narvas“.

Šios iškreiptos formos juostos, einančios aplink rotoriaus ašį, yra pritvirtintos storais ir tvirtais metaliniais žiedais strypų galuose. Šie metaliniai žiedai ne tik padeda tvirtai pritvirtinti strypus, bet ir priverčia būtiną trumpąjį jungimąsi per strypus.

Kai statoriaus apvija taikoma sekvenuojančia 3 fazių sinusine kintama srove, gautas magnetinis laukas taip pat pradeda judėti tokiu pačiu greičiu kaip ir 3 fazių statoriaus sinusinis dažnis (ωs).

Kadangi voverės narvelio rotoriaus mazgas laikomas statoriaus apvijoje, aukščiau pateiktas kintamasis 3 fazių magnetinis laukas iš statoriaus apvijos reaguoja su rotoriaus mazgu, sukeldamas lygiavertį magnetinį lauką ant narvelio agregato strypų laidininkų.

Tai priverčia antrinį magnetinį lauką kauptis aplink rotoriaus strypus, todėl šis naujas magnetinis laukas yra priverstas sąveikauti su statoriaus lauku, sukdamas rotoriaus sukimosi momentą, kuris bando sekti statoriaus magnetinio lauko kryptį.

indukcinis rotorius

Proceso metu rotoriaus greitis bando pasiekti statoriaus dažnio greitį, o artėjant prie statoriaus sinchroninio magnetinio lauko greičio, santykinis greičio skirtumas e tarp statoriaus dažnio greičio ir rotoriaus sukimosi greičio pradeda mažėti, dėl kurio sumažėja magnetinis rotoriaus magnetinio lauko sąveika virš statoriaus magnetinio lauko, galiausiai sumažinant rotoriaus sukimo momentą ir ekvivalentinę rotoriaus galingumą.

Tai lemia minimalią rotoriaus galią ir, esant tokiam greičiui, sakoma, kad rotorius įgavo pastovią būseną, kai rotoriaus apkrova yra lygiavertė ir atitinka rotoriaus sukimo momentą.

Asinchroninio variklio veikimas reaguojant į apkrovą gali būti apibendrintas taip, kaip paaiškinta toliau:

Kadangi tampa privalu išlaikyti puikų skirtumą tarp rotoriaus (veleno) greičio ir vidinio statoriaus dažnio greičio, rotoriaus greitis, kuris faktiškai valdo apkrovą, sukasi šiek tiek sumažintu greičiu nei statoriaus dažnio greitis. Ir atvirkščiai, jei manysime, kad statorius yra naudojamas su 50Hz 3 fazių maitinimo šaltiniu, tai šio 50Hz dažnio kampinis greitis per statoriaus apviją visada bus šiek tiek didesnis nei atsakas į rotoriaus sukimosi greitį, tai savaime išlaikoma siekiant užtikrinti optimalų rotoriaus galia.

Kas yra indukcinio variklio slydimas

Santykinis skirtumas tarp statoriaus kampinio dažnio greičio ir rotoriaus reakcinio sukimosi greičio vadinamas „slydimu“. Slydimas turi būti net ir tais atvejais, kai variklis yra valdomas pagal lauko strategiją.

Kadangi asinchroninių variklių rotoriaus velenas nepriklauso nuo jokio išorinio sužadinimo, kad jis suktųsi, jis gali veikti be įprastų slydimo žiedų ar šepečių, užtikrindamas beveik nulinį nusidėvėjimą, didelį efektyvumą ir vis dėlto nebrangiai jį prižiūrint.

Šių variklių sukimo momento koeficientą lemia kampas, nustatytas tarp statoriaus ir rotoriaus magnetinių srautų.

Pažvelgus į žemiau pateiktą diagramą, galime pamatyti, kad rotoriaus greitis priskiriamas Ω, o statoriaus ir rotoriaus dažnius nustato parametras „s“ arba slydimas, pateiktas pagal formulę:

s = ( ω s - ω r ) / ω s

Pirmiau pateiktoje išraiškoje s yra „slydimas“, kuris rodo skirtumą tarp statoriaus sinchroninio dažnio greičio ir faktinio variklio greičio, sukurto ant rotoriaus veleno.

voverės narvelio rotorius

Skaliarinio greičio valdymo teorijos supratimas

Asinchroninio variklio valdymo koncepcijose kur Techninis V / Hz naudojama greičio kontrolė, reguliuojant statoriaus įtampą atsižvelgiant į dažnį taip, kad oro tarpo srautas niekada negalėtų nukrypti už numatomo pastoviosios būsenos diapazono, kitaip tariant, jis išlaikomas šioje numatytoje pastovioje būsenoje vertė, taigi ji taip pat vadinama skaliarinis valdymas metodas, nes technika labai priklauso nuo pastovios būsenos dinamikos valdant variklio greitį.

Mes galime suprasti šios koncepcijos veikimą remdamiesi tolesniu paveikslu, kuriame parodyta supaprastinta skaliarinio valdymo technikos schema. Nustatyta, kad statoriaus varža (Rs) yra lygi nuliui, o statoriaus nuotėkio induktyvumas (LI) yra įspūdingas dėl rotoriaus nuotėkio ir įmagnetinančio induktyvumo (LIr). (LIr), kuris iš tikrųjų vaizduoja oro tarpo srauto dydį, gali būti pastebėtas prieš visą nuotėkio induktyvumą (Ll = Lls + Llr).

Dėl to įmagnetinančios srovės sukurtas oro tarpo srautas gauna apytikslę vertę, artimą statoriaus dažnio santykiui. Taigi pastoviosios būsenos vertinimo fazorinę išraišką galima parašyti taip:

fazorinė asinchroninio variklio lygtis

Indukcinių variklių, kurie gali veikti tiesiniuose magnetiniuose regionuose, Lm nesikeis ir išliks pastovus, tokiais atvejais aukščiau pateiktą lygtį galima išreikšti taip:

Kur V ir Λ yra atitinkamai statoriaus įtampos vertės ir statoriaus srautas, o Ṽ reiškia fazorinį parametrą projekte.

Paskutinė aukščiau pateikta išraiška aiškiai paaiškina, kad tol, kol V / f santykis yra pastovus, neatsižvelgiant į įvesties dažnio (f) pokyčius, srautas taip pat išlieka pastovus, o tai leidžia tokikui veikti nepriklausomai nuo maitinimo įtampos dažnio . Tai reiškia, kad jei ΛM palaikomas pastoviu lygiu, Vs / ƒ santykis taip pat būtų pateiktas pastoviu atitinkamu greičiu. Todėl, kai tik padidinamas variklio greitis, taip pat reikės proporcingai padidinti įtampą per statoriaus apviją, kad būtų galima išlaikyti pastovią Vs / f.

Tačiau čia slydimas yra prie variklio pritvirtintos apkrovos funkcija, sinchroninis dažnio greitis neatspindi tikrojo variklio greičio.

Nesant rotoriaus apkrovos sukimo momento, gautas slydimas gali būti nežymiai mažas, todėl variklis gali pasiekti beveik sinchroninį greitį.

Štai kodėl pagrindinė Vs / f arba V / Hz konfigūracija paprastai negali turėti tikslaus asinchroninio variklio greičio reguliavimo, kai variklis pritvirtintas apkrovos sukimo momentu. Tačiau sistemoje gali būti gana lengvai įdiegta slydimo kompensacija kartu su greičio matavimu.

Žemiau pateiktame grafiniame vaizde aiškiai pavaizduotas greičio jutiklis uždarojo ciklo V / Hz sistemoje.

Praktiškai įgyvendinant, statoriaus įtampos ir dažnio santykis gali priklausyti nuo paties šių parametrų įvertinimo.

Analizuojant V / Hz greičio valdymą

Standartinę V / Hz analizę galima pamatyti šiame paveikslėlyje.

Iš esmės V / Hz profilyje rasite 3 greičio pasirinkimo diapazonus, kuriuos galima suprasti iš šių taškų:

  • Nuoroda į 4 pav kai atjungimo dažnis yra 0-fc srityje, tampa būtina įtampa, kuri sukuria potencialų kritimą per statoriaus apviją, ir šio įtampos kritimo negalima ignoruoti ir jį reikia kompensuoti padidinant maitinimo įtampą Vs. Tai rodo, kad šiame regione V / Hz santykio profilis nėra tiesinė funkcija. Mes galime analitiškai įvertinti atitinkamo statoriaus įtampos ribinį dažnį fc, naudodamiesi pastovios būsenos ekvivalentinės grandinės, kurios Rs ≠ 0, pagalba.
  • Fc-r (nominalus) Hz regione jis gali atlikti pastovų Vs / Hz santykį, šiuo atveju santykio nuolydis reiškia oro tarpo srauto kiekis .
  • Regione, esančiame už f (nominalus), veikiančio didesniais dažniais, tampa neįmanoma atlikti Vs / f santykio pastoviu greičiu, nes šioje padėtyje statoriaus įtampa linkusi ribotis esant f (nominaliai) vertei. Taip atsitinka, norint įsitikinti, kad statoriaus apvija nėra pažeidžiama. Dėl šios situacijos susidaręs oro tarpo srautas yra linkęs pakenkti ir sumažėti, dėl ko atitinkamai mažėja rotoriaus sukimo momentas. Šis asinchroninių variklių veikimo etapas vadinamas „Laukų silpnėjimo regionas“ . Siekiant užkirsti kelią tokiai situacijai, šiuose dažnių diapazonuose paprastai nesilaikoma pastovios V / Hz taisyklės.

Dėl pastovaus statoriaus magnetinio srauto, nepriklausomai nuo stačiosios apvijos dažnio pokyčio, rotoriaus sukimo momentas dabar turi priklausyti tik nuo slydimo greičio. Šis efektas matomas 5 pav aukščiau

Taikant tinkamą slydimo greičio reguliavimą, asinchroninio variklio greitį galima efektyviai valdyti kartu su rotoriaus apkrovos sukimo momentu, naudojant pastovaus V / Hz principą.

Taigi, nesvarbu, ar tai atviro, ar uždaro ciklo greičio reguliavimo režimas, abu būtų galima įgyvendinti naudojant pastovios V / Hz taisyklę.

Atvirojo ciklo valdymo režimas gali būti naudojamas tose programose, kur greičio valdymo tikslumas gali būti ne svarbus veiksnys, pvz., ŠVOK įrenginiuose arba ventiliatorių ir ventiliatorių tipo prietaisuose. Tokiais atvejais apkrovos dažnis nustatomas atsižvelgiant į reikalingą variklio greičio lygį, o rotoriaus greitis turėtų apytiksliai atitikti momentinį sinchroninį greitį. Bet kokio greičio, atsirandančio dėl variklio slydimo, neatitikimo tokiose programose paprastai nepaisoma.

Nuoroda: http://www.ti.com/lit/an/sprabq8/sprabq8.pdf




Ankstesnis: Supratimo ir ištraukimo rezistorių supratimas su schemomis ir formulėmis Kitas: 18650 2600mAh akumuliatoriaus duomenų lapas ir darbas