Asenkron motorların skaler ve vektör kontrolü - fark nedir?

asenkron motor — stator sargılarındaki akımların dönen bir manyetik alan oluşturduğu bir AC motor. Bu manyetik alan rotor sargısında akımları indükler ve bu akımlara etki ederek rotoru da beraberinde taşır.

Bununla birlikte, dönen stator manyetik alanının dönen bir rotorda akımları indüklemesi için, rotorun dönüşü sırasında dönen stator alanının biraz gerisinde kalması gerekir. Bu nedenle, bir asenkron motorda, rotorun hızı her zaman manyetik alanın dönme hızından (motoru besleyen alternatif akımın frekansı ile belirlenir) biraz daha azdır.

Statorun dönen manyetik alanı tarafından rotorun yavaşlaması (rotor kayması) ne kadar fazlaysa, motor yükü o kadar fazladır. Rotorun dönüşü ile statorun manyetik alanı arasındaki senkronizasyon eksikliği, endüksiyon motorunun karakteristik bir özelliğidir, dolayısıyla adı da buradan gelir.

Statordaki dönen manyetik alan, faz kaydırmalı akımlarla beslenen sargılar tarafından üretilir. Bu amaçla genellikle üç fazlı alternatif akım kullanılır. Sargılardaki akımlar arasındaki faz kaymasının, sargılara farklı reaktanslar dahil edilerek oluşturulduğu tek fazlı asenkron motorlar da vardır.

Rotorun açısal dönüş hızını ve ayrıca modern fırçasız motorların şaftındaki torku düzenlemek için elektrikli sürücünün vektör veya skaler kontrolü kullanılır.

skaler kontrol

En yaygın olanıydı skaler endüksiyon motorunun kontrolü, örneğin bir fanın veya pompanın dönüş hızını kontrol etmek için rotorun sabit bir dönüş hızını korumak yeterli olduğunda, bunun için bir basınç sensöründen veya bir hız sensöründen gelen bir geri besleme sinyali yeterlidir.

Skaler kontrol ilkesi basittir: besleme voltajının genliği, frekansın bir fonksiyonudur, voltajın frekansa oranı yaklaşık olarak sabittir.

Bu bağımlılığın spesifik şekli, şaft üzerindeki yük ile ilgilidir, ancak prensip aynı kalır: frekansı arttırırız ve verilen motorun yük karakteristiğine bağlı olarak voltaj orantılı olarak artar.

Sonuç olarak, rotor ve stator arasındaki boşluktaki manyetik akı neredeyse sabit tutulur. Voltaj-frekans oranı bir motor için nominal değerden saparsa, motor ya aşırı uyarılır ya da az uyarılır, bu da motor kayıplarına ve işlem arızalarına neden olur.

Böylece, skaler kontrol, frekanstan bağımsız olarak çalışma frekansı aralığında neredeyse sabit şaft torku elde etmeyi mümkün kılar, ancak düşük devirlerde tork yine de azalır (bunu önlemek için, voltajın frekansa oranını artırmak gerekir), bu nedenle , her motor için kesin olarak tanımlanmış bir çalışma skaler kontrol aralığı vardır.

Ayrıca, mile monte edilmiş bir hız sensörü olmadan skaler bir hız kontrol sistemi oluşturmak imkansızdır çünkü yük, gerçek rotor hızının besleme voltajı frekansından gecikmesini büyük ölçüde etkiler. Ancak, skaler kontrollü bir hız sensörüyle bile, torku yüksek doğrulukla ayarlamak mümkün olmayacaktır (en azından ekonomik olarak mümkün değildir).

Bu, skaler kontrolün dezavantajıdır, bu da uygulamalarının göreli azlığını açıklar, esas olarak kaymanın yüke bağımlılığının kritik olmadığı geleneksel endüksiyon motorlarıyla sınırlıdır.

Vektör kontrolü

Bu eksikliklerden kurtulmak için, 1971'de Siemens mühendisleri, kontrolün manyetik akının büyüklüğü hakkında geri bildirim ile gerçekleştirildiği motorun vektör kontrolünü kullanmayı önerdiler. İlk vektör kontrol sistemleri, motorlarda akış sensörleri içeriyordu.

Bugün, bu yönteme yaklaşım biraz farklıdır: motorun matematiksel modeli, mevcut faz akımlarına (stator sargılarındaki akımların frekansından ve değerlerinden) bağlı olarak rotor hızını ve şaft momentini hesaplamanıza izin verir. .

Bu daha ilerici yaklaşım, kontrol işlemi aynı zamanda akımların fazlarını da hesaba kattığından, yük altında hem mil torkunun hem de mil hızının bağımsız ve neredeyse ataletsel kontrolünü sağlar.

Bazı daha hassas vektör kontrol sistemleri, hız geri besleme döngüleri ile donatılırken, hız sensörleri olmayan kontrol sistemleri sensörsüz olarak adlandırılır.

Bu nedenle, şu veya bu elektrikli sürücünün uygulama alanına bağlı olarak, vektör kontrol sistemi kendi özelliklerine, kendi düzenleme doğruluğu derecesine sahip olacaktır.

Hız regülasyonu için doğruluk gereklilikleri %1,5'e varan bir sapmaya izin verdiğinde ve düzenleme aralığı 100'de 1'i geçmediğinde, sensörsüz sistem uygundur. % 0,2'den fazla olmayan bir sapma ile hız ayarının doğruluğu gerekiyorsa ve aralık 1 ila 10.000'e düşürülürse, şaft hız sensörü için geri bildirim olması gerekir. Vektör kontrol sistemlerinde hız sensörünün bulunması, 1 Hz'e kadar düşük frekanslarda bile hassas tork kontrolü sağlar.

Dolayısıyla, vektör kontrolü aşağıdaki avantajlara sahiptir. Dinamik olarak değişen şaft yükü koşullarında bile, tekme olmayacakken rotor hızı düzenlemesinin yüksek doğruluğu (ve üzerinde bir hız sensörü olmadan). Milin düşük devirlerde pürüzsüz ve eşit dönüşü. Optimum besleme gerilimi özellikleri koşullarında düşük kayıplar nedeniyle yüksek verimlilik.

Vektör kontrolünün dezavantajları da vardır. Hesaplama işlemlerinin karmaşıklığı.İlk verileri ayarlama ihtiyacı (değişken sürücü parametreleri).

Bir grup elektrikli sürücü için, vektör kontrolü temelde uygun değildir, burada skaler kontrol daha iyidir.