Скаларна и векторска контрола индукционих мотора - у чему је разлика?

Асинхрони мотор — мотор наизменичне струје код кога струје у намотајима статора стварају обртно магнетно поље. Ово магнетно поље индукује струје у намотају ротора и, делујући на те струје, носи ротор са собом.

Међутим, да би магнетно поље ротационог статора индуковало струје у ротору који се ротира, ротор у својој ротацији мора мало заостајати за ротирајућим статорским пољем. Због тога је у индукционом мотору брзина ротора увек нешто мања од брзине ротације магнетног поља (која је одређена фреквенцијом наизменичне струје која храни мотор).

Успоравање ротора ротирајућим магнетним пољем статора (проклизавање ротора) што је више, то је веће оптерећење мотора. Недостатак синхронизације између ротације ротора и магнетног поља статора је карактеристична карактеристика индукционог мотора, отуда и његово име.

Ротационо магнетно поље у статору се генерише намотајима који се напајају фазно помереним струјама. У ту сврху се обично користи трофазна наизменична струја. Постоје и једнофазни индукциони мотори код којих се фазни помак између струја у намотајима ствара укључивањем различитих реактанси у намотаје.

За регулисање угаоне брзине ротације ротора, као и обртног момента на осовини савремених мотора без четкица, користи се векторско или скаларно управљање електромотором.

Скаларна контрола

То је било најчешће управљање скаларним асинхроним мотором, када је, на пример, за контролу брзине ротације вентилатора или пумпе довољно да се одржи константна брзина ротације ротора, за то је довољан повратни сигнал са сензора притиска или сензора брзине.

Принцип скаларне контроле је једноставан: амплитуда напона напајања је функција фреквенције, при чему је однос напона и фреквенције приближно константан.

Специфичан облик ове зависности је везан за оптерећење на вратилу, али принцип остаје исти: повећавамо фреквенцију, а напон пропорционално расте у зависности од карактеристике оптерећења датог мотора.

Као резултат тога, магнетни флукс у зазору између ротора и статора одржава се скоро константним. Ако однос напона и фреквенције одступа од номиналног за мотор, онда ће мотор бити или прекомерно узбуђен или недовољно узбуђен, што ће резултирати губицима мотора и кваровима у процесу.

Дакле, скаларно управљање омогућава постизање скоро константног обртног момента осовине у опсегу радне фреквенције, без обзира на фреквенцију, али при ниским обртајима обртни момент и даље опада (да би се то спречило, потребно је повећати однос напона према фреквенцији), стога , за сваки мотор постоји стриктно дефинисан радни скаларни контролни опсег.

Такође, немогуће је изградити скаларни систем контроле брзине без сензора брзине монтираног на осовину јер оптерећење у великој мери утиче на кашњење стварне брзине ротора од фреквенције напона напајања. Али чак и са сензором брзине са скаларном контролом, неће бити могуће подесити обртни момент са великом тачношћу (барем није економски изводљиво).

Ово је недостатак скаларног управљања, који објашњава релативну оскудност њене примене, ограничене углавном на конвенционалне индукционе моторе, где зависност клизања од оптерећења није критична.

Векторска контрола

Да би се решили ових недостатака, 1971. године, Сиеменсови инжењери су предложили употребу векторске контроле мотора, у којој се контрола врши уз повратну информацију о величини магнетног флукса. Први системи векторске контроле садржали су сензоре протока у моторима.

Данас је приступ овој методи мало другачији: математички модел мотора омогућава вам да израчунате брзину ротора и момент осовине у зависности од тренутних фазних струја (од фреквенције и вредности струја у намотајима статора) .

Овај прогресивнији приступ омогућава независну и готово инерцијску контролу обртног момента и брзине вратила под оптерећењем, пошто процес управљања узима у обзир и фазе струја.

Неки прецизнији системи векторске контроле опремљени су петљама повратне спреге о брзини, док се управљачки системи без сензора брзине називају безсензорским.

Дакле, у зависности од области примене овог или оног електричног погона, његов систем векторске контроле ће имати своје карактеристике, свој степен тачности регулације.

Када захтеви за тачност за регулацију брзине дозвољавају одступање до 1,5% и опсег регулације не прелази 1 према 100, онда је систем без сензора у реду. Ако је потребна тачност подешавања брзине са одступањем не већим од 0,2%, а опсег је смањен на 1 до 10.000, онда је потребно имати повратну информацију за сензор брзине вратила. Присуство сензора брзине у системима векторске контроле омогућава прецизну контролу обртног момента чак и на ниским фреквенцијама до 1 Хз.

Дакле, векторско управљање има следеће предности. Висока тачност регулације брзине ротора (и без сензора брзине на њему) чак иу условима динамички променљивог оптерећења осовине, при чему неће бити удараца. Глатко и равномерно окретање осовине при малим обртајима. Висока ефикасност због малих губитака у условима оптималних карактеристика напона напајања.

Векторско управљање није без недостатака. Сложеност рачунских операција.Потреба за постављањем почетних података (променљиви параметри погона).

За групни електрични погон, векторско управљање је у основи неприкладно, овде је скаларно управљање боље.