0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Векторный двигатель принцип работы

Векторное управление

Правильно выбранный способ управления электроприводами переменного тока значительно снижает потребление электроэнергии, повышает к.п.д. и дает ощутимый технический и экономический эффект.

Синхронные и асинхронные машины управляются по 2 основным законам: скалярным и векторным. Суть последнего способа – контроль амплитуды и частоты питающего напряжения как при скалярном управлении, а также фазы. То есть, регулируется не только скалярная величина контролируемых характеристик, но и их векторная составляющая.

Векторный способ позволяет изменять скорость вала и момент одновременно, значительно увеличивает точность регулирования во всем диапазоне, уменьшает потери на намагничивание и нагрев, обеспечивает плавное вращения ротора без рывков на небольших скоростях. Метод также позволяет подстраивать момент на валу при переменной нагрузке без изменения частоты вращения.

На схеме представлена типовая схема векторного управления электроприводом, где:

  • АД – электрический двигатель.
  • БРП – блок регуляторов суммирования входных сигналов и сигналов обратной связи.
  • БВП – блок вычисления и преобразования импульсов обратной связи.
  • БЗП – задающий блок.
  • ДС – датчик скорости вала электродвигателя.
  • АИН ШИМ – блок амплитудно-импульсной или широтно-импульсной модуляции частоты питающего напряжения.

Принцип ее работы основан на контроле сцепления магнитных потоков ротора и статора. На блок регуляторов БРП и поступают заданные сигналы момента и потокосцепления и импульсы с контура обратной связи. Далее в задающем блоке БЗП они преобразуются в импульсы, регулирующие работу ШИМ или АИМ. На обмотки электродвигателя поступает напряжение заданной частоты и величины. Датчик скорости ДС считает количество оборотов вала ротора в единицу времени и подает сигнал на блок регуляторов БРП. В нем осуществляется суммирование фазовых составляющих заданных сигналов и импульсов обратной связи. В результате на задающий блок БЗП поступает интегрированный сигнал с учетом фактической скорости и момента на валу электродвигателя.

Как можно управлять скоростью вращения двигателя?

Очевидно, что двигатель в обычном режиме работы от сети (электрического шкафа) имеет стандартную скорость/частоту вращения. Это ограничивает прямое его использование, вынуждая применять различные редукторные механизмы для понижения частоты до требуемой. Но даже тогда нет возможности динамично менять обороты, а вместе с ними, мощность, подачу, поскольку все равно остаются фиксированными частоты на выходе из двигателя и редуктора. Для расширения существующих рамок используют разные способы управления (частотные, импульсные, фазные и т. д), которые можно разделить на две большие группы:

  1. Скалярное. Как правило, используется на приводных двигателях компрессорных, вентиляторных, насосных и прочих механизмов, где требуется контроль скорости вращения или любого другого параметра, связанного с датчиками,
  2. Векторное. Это усовершенствованная концепция, которая предполагает раздельный, независимый контроль, изменение момента и магнитного потока. Токосцепление ротора поддерживается на постоянном уровне, что позволяет сохранить максимальный показатель момента.

Управление асинхронным двигателем

Отличие скалярного от векторного управления как раз заключается в возможности осуществления контроля возбуждения (потока). Фактически, он представляется как двигатель постоянного тока, имеющий независимые друг от друга обмотки. Такой подход позволяет создать подобную математическую модель системы работы контроллера.

Читать еще:  Бензин лучше для двигателя 21114

Назначение векторных преобразователей частоты

В общем смысле назначение векторных ПЧ также схоже со скалярными. Отличие заключается в более точном управлении отдельными двигателями:

  • Полное управление двигателем на стадиях от его пуска до останова, реализация сложных законов управления + обмен данными
  • Высокоточное регулирование скорости в широких пределах, контроль момента нагрузки (в том числе поддержание высокого момента при низких скоростях)
  • Защита двигателя/оборудования
  • Экономия электрической энергии

Содержание

Для СД и АД принцип векторного управления можно сформулировать следующим образом:

Необходимо определить направление и угловое положение вектора потокосцепления ротора двигателя. Ортогональные оси d,q (в отечественной литературе для асинхронных машин применяют оси x,y) направляют так, что ось d совпадает с направлением вектора потокосцепления ротора. Вектор напряжения статора двигателя регулируют в осях d,q. Составляющая напряжения по оси d регулирует величину тока статора по оси d.

Изменяя ток статора по оси d следует добиваться требуемого значения амплитуды вектора потокосцепления ротора. Ток статора по оси q, контролируемый напряжением по этой оси, определит момент развиваемый двигателем. В таком режиме работы СД и АД подобны двигателю постоянного тока, так по оси d формируется поле машины (обмотка возбуждения для двигателя постоянного тока, т.е. индуктор), а ток по оси q задаёт момент (якорная обмотка двигателя постоянного тока).

Векторное управление может быть реализовано не только при определении направления и углового положения вектора потокосцепления ротора (система «Transvektor»). Практический интерес представляют аналогичные устройства с управлением по вектору главного потокосцепления двигателя, которые в нашей стране стали именоваться векторными системами. Указанные устройства управления имеют свои особенности. Применение вектора потокосцепления ротора теоретически обеспечивает большую перегрузочную способность АД. При использовании устройства управления по вектору главного потокосцепления и стабилизации модуля главного потокосцепления двигателя во всех режимах работы исключается чрезмерное насыщение магнитной системы, упрощается структура управления АД. Для составляющих вектора главного потокосцепления (по осям α, β статора) возможно прямое измерение, например, с помощью датчиков Холла, устанавливаемых в воздушном зазоре двигателя.

Питание АД и СД в режиме векторного управления осуществляется от инвертора, который может обеспечить в любой момент времени требуемые амплитуду и угловое положение вектора напряжения (или тока) статора. Измерение амплитуды и положение вектора потокосцепления ротора производится с помощью наблюдателя (математический аппарат позволяющий восстанавливать неизмеряемые параметры системы).

Для векторного управления асинхронным двигателем следует сначала привести его к упрощенной двухполюсной машине, которая имеет две обмотки на статоре и роторе, в соответствии с этим имеется системы координат связанные со статором, ротором и полем.

Подключение транзисторных ключей

Все шесть IGBT-транзисторов соединяются с соответствующими диодами обратного тока с соблюдением встречно-параллельной схемы. После по цепи силового подключения, образуемой каждым транзистором происходит прохождение активного тока асинхронного двигателя, с последующим направлением его реактивной составляющей через диоды. С целью обеспечения безопасности инвертора и асинхронного двигателя от воздействия сторонних электрических помех конструкция преобразователя частоты может включать в себя помехозащитные фильтры. Если промышленные источники постоянного тока имеют рабочее напряжение в 220 В, то они также могут использоваться для запитывания инверторов.

Читать еще:  Шевроле круз как установить подогреватель двигателя 220в на

Способы подключения частотного преобразователя

Преобразователи частоты по способу подключения к сети делятся на однофазные и трехфазные. Однофазные частотники подключаются к бытовой сети 220 В, а на выходе формируют трехфазное напряжение. К двигателю они подключаются по схеме «треугольник». При этом необходимо, чтобы выходной ток составлял не больше половины номинального.

Трехфазные инверторы подключаются к сети 380 В, подключение проводится по принципу «звезда».

Частотный преобразователь на корпусе имеет ряд клемм для подключения с соответствующей маркировкой. Рассмотрим их обозначения и функции.

Соединение с тормозным резистором

Отдельно имеются цифровые выходы для подключения к управляющей аппаратуре (АСУ). Количество выходов определяется производителем инверторов, подробнее они описаны в инструкции по эксплуатации на конкретную модель.

Инверторы (частотные преобразователи) Hyundai

Преобразователи частоты («частотники») Hyundai предназначены для точного и быстрого регулирования работы электродвигателей переменного тока. Помимо регулирования скорости вращения двигателей, устройство обеспечивает диагностику, контроль и электронную защиту электродвигателя, организует отрицательную или положительную обратную связь.

Преобразователи частоты позволяют снизить изнашиваемость оборудования, продлевают срок его службы, повышают экономичность электродвигателей и обеспечивают постоянный контроль за его состоянием. Частотные преобразователи Hyundai Heavy Industries имеют широкие функциональные возможности: векторный принцип управления электродвигателем, точное позиционирование ротора, бессенсорный векторный контроль, традиционные режимы управления.

Частотники Хендай — это доступная цена при высочайшем качестве продукции, высокая надежность, хорошая адаптация к российским условиям, простота в обслуживании.

Предлагаем к продаже новую современную серию векторных частотных преобразователей Hyundai:
Серия N700V
Область применения: краны, лебедки, лифтовое оборудование, мотальные машины, перемоточные станки, прессы, ткацкие станки, резаки и т. д.
Серия N700Е
Область применения: вентиляторы и насосы, градирни, конвейеры и линии транспортировки, прядильные и стиральные машины и т. д.

Описание

Инвертор серии N700V

Инвертор серии N700Е

Функциональные возможности

Обладает усовершенствованным бессенсорным векторным контролем при ультранизкой скорости.
Улучшенные характеристики крутящего момента при низких скоростях, что обеспечивает высокое качество контроля. Бессенсорный векторный контроль: 200% и более при 0,5Гц и сенсорный векторный контроль: 150% и более при 0Гц.

Высокие показатели характеристик скорости и крутящего момента.
Минимизированное отклонение скорости при изменении нагрузки, (быстрое реагирование на внезапное изменение нагрузки). Регулирование функции ограничения крутящего момента в диапазоне 0

200% (защита устройства при неожиданных внешних изменениях нагрузки). Большая скорость реакции на команду терминала.

Улучшена характеристика снижения крутящего момента.
Снижение характеристик крутящего момента (питание VP2.0) обеспечивает мягкую работу двигателя и оптимальную экономию электроэнергии.

Расширена функция многоскоростного контроля.
При помощи базового параметра времени ускорения-торможения и максимум 7 индивидуальных настроек времени ускорения-торможения, возможно изменять время ускорения-торможения, что обеспечивает более точное управление и контроль.

Читать еще:  Двигатель cg10de какое масло

Стабильная и усиленная операция крутящего момента.
Возможность использовать инверторы N700 для различных применений (векторный контроль). Скоростной контроль или контроль по крутящему моменту по усмотрению пользователя.

Расширеный рабочий диапазон ослабления поля.
Рабочий диапазон ослабления поля увеличен до 320 Гц, что позволяет достигнуть максимальной операции крутящего момента.

Усовершенствована автоматическая настройка в сетевом / автономном режиме.
Автоматическая настройка осуществляется вне зависимости от условий нагрузки, характеристики крутящего момента и контроля скорости остаются высокоэффективными. При изменении температуры двигателя точность операций достигается методом автоматической компенсации константы двигателя.

Улучшена функция торможения постоянным током.
Благодаря улучшенной функции торможения постоянным током, обеспечиваются высокие параметры торможения при команде останова.

Функция управления внешним тормозом для лифта.
Надежное и точное управление всеми параметрами при использовании внешнего тормоза для лифтов. Рабочая скорость изменяется в зависимости от нагрузки.

Высокое качество выходного напряжения и тока.
При изменении входного напряжения, функция автоматического регулятора поддерживает устойчивое выходное напряжение, идущего на двигатель. Предупреждение автоматического выключения для управления скачками напряжения и тока обеспечивает высокое качество электропитания, подаваемого на двигатель.

Функция автоматического поиска скорости после прерывания входного напряжения.
Благодаря функции предупреждения самопроизвольного останова и перезапуска, инвертор и двигатель надежно защищены и безопасно перезапущены.

Функция температурного контроля.
Проверяется и отображается температура IGBT (основной части инвертора).

Функциональные возможности

Бюджетная версия модели N700V

Применим для различных нагрузок.
Улучшен контроль с усовершенствованным бессенсорным векторным управлением.
Улучшены характеристики управления при низкой скорости. Имеет бессенсорное векторное управление: 150% или более при 1 Гц.
Расширен рабочий диапазон ослабления поля, при котором могут выполняться работы с максимальным вращающим моментом.
Имеет эффективную характеристику вращающего момента без автоматического выключения при быстром ускорении или замедлении.
После применения 150% нагрузки работа с ускорением достигается в течение 1 сек.

Улучшена функция настройки двигателя.
Технология оптимизации констант двигателя с функцией компенсации констант при автонастройке, минимизирует управление скоростью, что обеспечивает стабильное управление двигателем.
Возможность варьирование скорости — менее 1% на номинальной скорости.

Расширенная защита для безопасности функционирования.
Предотвращение непредвиденных аварий с помощью функции защиты от короткого замыкания.
Защита двигателя при помощи функции выявления пропадания выходной фазы (S/W функция).

Встроенная панель (BRD) контура регенеративного торможения 5.5кВт

22кВт
Контур регенеративного торможения BRD (5.5кВт

22кВт) для нагрузок, требующих быстрого ускорения/торможения позволяет осуществлять управление при ускорении и торможении без дополнительных настроек.
При ускорении и торможении процесс движения максимально эффективен

Улучшена маневренность при различных нагрузках.
Улучшена характеристика вращающего момента, который может быть уменьшен до1.7, что идеально подходит для работы с насосом или вентилятором.
Оптимизировано сохранение электроэнергии согласно характеристикам нагрузки.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector