थ्री-फेज मोटर कंट्रोल, मोटर स्पीड कंट्रोलच्या पद्धती

एसिंक्रोनस मोटर्सचे नियंत्रण एकतर पॅरामेट्रिक असू शकते, म्हणजेच मशीन सर्किट्सचे पॅरामीटर्स बदलून किंवा वेगळ्या कन्व्हर्टरद्वारे.

पॅरामेट्रिक नियंत्रण

गंभीर स्लिप स्टेटर सर्किटच्या सक्रिय प्रतिकारांवर कमकुवतपणे अवलंबून असते. जेव्हा स्टेटर सर्किटमध्ये अतिरिक्त प्रतिरोधकता आणली जाते, तेव्हा मूल्य किंचित कमी होते. कमाल टॉर्क लक्षणीयरीत्या कमी होऊ शकतो. परिणामी, यांत्रिक वैशिष्ट्य अंजीर मध्ये दर्शविलेले फॉर्म घेईल. १.

तांदूळ. 1. प्राथमिक आणि दुय्यम सर्किटचे पॅरामीटर्स बदलताना एसिंक्रोनस मोटरची यांत्रिक वैशिष्ट्ये: 1 — नैसर्गिक, 2 आणि 3 — स्टेटर सर्किटमध्ये अतिरिक्त सक्रिय आणि प्रेरक प्रतिरोधनाच्या परिचयासह

मोटरच्या नैसर्गिक वैशिष्ट्यासह त्याची तुलना केल्यास, आम्ही असा निष्कर्ष काढू शकतो की स्टेटर सर्किटमध्ये अतिरिक्त प्रतिकारशक्तीचा परिचय वेगावर कमी प्रभाव पाडतो. स्थिर स्थिर टॉर्कवर, वेग किंचित कमी होईल.म्हणून, ही दर नियंत्रण पद्धत अकार्यक्षम आहे आणि या सोप्या आवृत्तीमध्ये वापरली जात नाही.

स्टेटर सर्किटमध्ये प्रेरक प्रतिरोध सादर करणे देखील अप्रभावी आहे. क्रिटिकल स्लिप देखील किंचित कमी होईल आणि ड्रॅग वाढल्यामुळे इंजिन टॉर्क लक्षणीयरीत्या कमी होईल. संबंधित यांत्रिक वैशिष्ट्य त्याच अंजीरमध्ये दर्शविले आहे. १.

काहीवेळा स्टेटर सर्किटमध्ये अतिरिक्त प्रतिकार सुरू केला जातो प्रवेश प्रवाह मर्यादित करण्यासाठी… या प्रकरणात, चोक सहसा अतिरिक्त प्रेरक प्रतिकार म्हणून वापरले जातात आणि थायरिस्टर्स सक्रिय म्हणून वापरले जातात (चित्र 2).

तांदूळ. 2. स्टेटर सर्किटमध्ये थायरिस्टर्स समाविष्ट करणे

तथापि, हे लक्षात घेतले पाहिजे की हे केवळ गंभीरच नव्हे तर लक्षणीयरीत्या कमी करते मोटर सुरू होणारा टॉर्क (c = 1 मध्ये), याचा अर्थ असा आहे की या परिस्थितीत प्रारंभ करणे केवळ एका लहान स्थिर क्षणाने शक्य आहे. रोटर सर्किटमध्ये अतिरिक्त प्रतिकारांचा परिचय, अर्थातच, केवळ जखमेच्या-रोटर मोटरसाठी शक्य आहे.

रोटर सर्किटमधील अतिरिक्त प्रेरक प्रतिकाराचा मोटरच्या गतीवर समान प्रभाव पडतो जो स्टेटर सर्किटमध्ये सादर केला जातो.

प्रॅक्टिसमध्ये, रोटर सर्किटमध्ये प्रेरक प्रतिरोधकतेचा वापर करणे अत्यंत कठीण आहे कारण ते परिवर्तनीय वारंवारता - 50 हर्ट्झपासून अनेक हर्ट्झपर्यंत आणि कधीकधी हर्ट्झच्या अपूर्णांकांवर चालले पाहिजे. अशा परिस्थितीत, चोक तयार करणे फार कठीण आहे.

कमी वारंवारतेवर, इंडक्टरचा सक्रिय प्रतिकार प्रामुख्याने प्रभावित करेल. वरील विचारांवर आधारित, रोटर सर्किटमधील प्रेरक प्रतिरोधकता गती नियंत्रणासाठी कधीही वापरली जात नाही.

पॅरामेट्रिक स्पीड कंट्रोलचा सर्वात प्रभावी मार्ग म्हणजे रोटर सर्किटमध्ये अतिरिक्त सक्रिय प्रतिकार सादर करणे. हे आम्हाला सतत कमाल टॉर्कसह वैशिष्ट्यांचे एक कुटुंब देते. ही वैशिष्ट्ये विद्युत् प्रवाह मर्यादित करण्यासाठी आणि स्थिर टॉर्क राखण्यासाठी वापरली जातात आणि वेग नियंत्रित करण्यासाठी देखील वापरली जाऊ शकतात.

अंजीर मध्ये. 3 कसे r2 बदलून दाखवते, म्हणजे. इनपुट rext, काही स्थिर क्षणी वेग विस्तृत श्रेणीवर बदलणे शक्य आहे — नाममात्र ते शून्य. सराव मध्ये, तथापि, केवळ स्थिर क्षणाच्या मोठ्या मूल्यांसाठी गती समायोजित करणे शक्य आहे.

तांदूळ. 3. रोटर सर्किटमध्ये अतिरिक्त प्रतिरोधनाच्या परिचयासह असिंक्रोनस मोटरची यांत्रिक वैशिष्ट्ये

जवळ-निष्क्रिय मोडमध्ये (Mo) च्या कमी मूल्यांवर, वेग नियंत्रण श्रेणी मोठ्या प्रमाणात कमी केली जाते आणि वेग लक्षणीयरीत्या कमी करण्यासाठी खूप मोठ्या अतिरिक्त प्रतिकारांचा परिचय द्यावा लागेल.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की कमी वेगाने आणि उच्च स्थिर टॉर्कसह कार्य करताना, गतीची स्थिरता अपुरी असेल, कारण वैशिष्ट्यांच्या उच्च तीव्रतेमुळे, टॉर्कमधील किंचित चढउतार गतीमध्ये लक्षणीय बदल घडवून आणतील.

काहीवेळा, रियोस्टॅट विभागांना सलग न काढता मोटरला प्रवेग प्रदान करण्यासाठी, रोटर रिंग्सच्या समांतरपणे एक रिओस्टॅट आणि एक प्रेरक कॉइल जोडलेले असतात (चित्र 4).

तांदूळ. 4. एसिंक्रोनस मोटरच्या रोटर सर्किटमध्ये अतिरिक्त सक्रिय आणि प्रेरक प्रतिरोधाचे समांतर कनेक्शन

सुरू होण्याच्या सुरुवातीच्या क्षणी, जेव्हा रोटरमध्ये विद्युत् प्रवाहाची वारंवारता जास्त असते, तेव्हा वर्तमान मुख्यतः रिओस्टॅटद्वारे बंद होते, म्हणजे.मोठ्या प्रतिकाराद्वारे जे पुरेसे उच्च प्रारंभिक टॉर्क प्रदान करते. जसजशी वारंवारता कमी होते तसतसे प्रेरक प्रतिरोध कमी होतो आणि विद्युतप्रवाह इंडक्टन्समधूनही बंद होऊ लागतो.

जेव्हा ऑपरेटिंग गती गाठली जाते, जेव्हा स्लिप लहान असते, तेव्हा विद्युत् प्रवाह मुख्यत्वे इंडक्टरमधून वाहतो, ज्याचा कमी वारंवारतेचा प्रतिकार वाइंडिंग रेव्हच्या विद्युतीय प्रतिकाराने निर्धारित केला जातो. अशाप्रकारे, स्टार्ट-अपच्या वेळी, दुय्यम सर्किटचा बाह्य प्रतिकार स्वयंचलितपणे रोरोस्ट ते रोरोमध्ये बदलला जातो आणि प्रवेग व्यावहारिकपणे स्थिर टॉर्कवर होतो.

पॅरामेट्रिक नियंत्रण नैसर्गिकरित्या मोठ्या ऊर्जा नुकसानाशी संबंधित आहे. स्लिप एनर्जी, जी इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक उर्जेच्या स्वरूपात स्टेटरपासून रोटरपर्यंतच्या अंतराद्वारे प्रसारित केली जाते आणि सामान्यत: यांत्रिकमध्ये रूपांतरित होते, दुय्यम सर्किटच्या मोठ्या प्रतिकारासह, मुख्यतः या प्रतिकारशक्तीला गरम करण्यासाठी जाते आणि s = 1 वर. स्टेटरपासून रोटरमध्ये हस्तांतरित केलेली सर्व ऊर्जा, दुय्यम सर्किटच्या रियोस्टॅट्समध्ये वापरली जाईल (चित्र 5).

तांदूळ. 5. रोटर सर्किटमध्ये अतिरिक्त प्रतिकार करून एसिंक्रोनस मोटरचा वेग समायोजित करताना दुय्यम सर्किटमध्ये होणारे नुकसान: I — मोटर शाफ्टमध्ये प्रसारित होणारी उपयुक्त शक्तीचा झोन, II — दुय्यम सर्किटच्या प्रतिकारांमधील नुकसानाचा झोन

म्हणून, पॅरामेट्रिक नियंत्रण मुख्यतः कार्यरत मशीनद्वारे चालविल्या जाणार्‍या तांत्रिक प्रक्रियेच्या कालावधीत अल्पकालीन वेग कमी करण्यासाठी वापरले जाते.केवळ अशा प्रकरणांमध्ये जेथे वेग नियमन प्रक्रिया कार्यरत मशीन सुरू करणे आणि थांबवणे एकत्र केली जाते, उदाहरणार्थ लिफ्टिंग इन्स्टॉलेशनमध्ये, रोटर सर्किटमध्ये अतिरिक्त प्रतिरोधनाच्या परिचयासह पॅरामेट्रिक नियंत्रण वेग नियंत्रणाचे मुख्य साधन म्हणून वापरले जाते.

स्टेटरवर लागू केलेल्या व्होल्टेजमध्ये बदल करून वेगाचे नियमन

व्होल्टेज बदलून इंडक्शन मोटरची गती समायोजित करताना, यांत्रिक वैशिष्ट्याचा आकार अपरिवर्तित राहतो आणि क्षण व्होल्टेजच्या चौरसाच्या प्रमाणात कमी होतात. वेगवेगळ्या तणावावरील यांत्रिक वैशिष्ट्ये अंजीर मध्ये दर्शविली आहेत. 6. जसे आपण पाहू शकता, पारंपारिक मोटर्स वापरण्याच्या बाबतीत, वेग नियंत्रण श्रेणी खूप मर्यादित आहे.

तांदूळ. 6… स्टेटर सर्किटमधील व्होल्टेज बदलून इंडक्शन मोटरच्या गतीचे नियमन

उच्च स्लिप मोटरसह किंचित विस्तृत श्रेणी प्राप्त केली जाऊ शकते. तथापि, या प्रकरणात, यांत्रिक वैशिष्ट्ये तीव्र आहेत (चित्र 7) आणि इंजिनचे स्थिर ऑपरेशन केवळ गती स्थिरीकरण प्रदान करणार्‍या बंद प्रणालीच्या वापरासह प्राप्त केले जाऊ शकते.

जेव्हा स्थिर टॉर्क बदलतो, तेव्हा नियंत्रण प्रणाली दिलेली गती पातळी राखते आणि एका यांत्रिक वैशिष्ट्यातून दुसर्‍यामध्ये संक्रमण होते. परिणामी, डॅश केलेल्या रेषांनी दर्शविलेल्या वैशिष्ट्यांवर ऑपरेशन चालू राहते.

तांदूळ. 7. बंद प्रणालीमध्ये स्टेटर व्होल्टेज समायोजित करताना यांत्रिक वैशिष्ट्ये

जेव्हा ड्राइव्ह ओव्हरलोड होते, तेव्हा मोटर कन्व्हर्टरद्वारे प्रदान केलेल्या कमाल संभाव्य व्होल्टेजशी संबंधित मर्यादेपर्यंत पोहोचते आणि जसजसा भार आणखी वाढेल, तसतसे या वैशिष्ट्यानुसार गती कमी होईल. कमी लोडवर, जर कन्व्हर्टर व्होल्टेज शून्यावर कमी करू शकत नसेल, तर एसीच्या वैशिष्ट्यानुसार वेग वाढेल.

चुंबकीय अॅम्प्लीफायर्स किंवा थायरिस्टर कन्व्हर्टर सामान्यतः व्होल्टेज-नियंत्रित स्त्रोत म्हणून वापरले जातात. थायरिस्टर कन्व्हर्टर (चित्र 8) वापरण्याच्या बाबतीत, नंतरचे सहसा पल्स मोडमध्ये कार्य करते. या प्रकरणात, इंडक्शन मोटरच्या स्टेटर टर्मिनल्सवर एक विशिष्ट सरासरी व्होल्टेज राखला जातो, जो दिलेल्या गतीची खात्री करण्यासाठी आवश्यक आहे.

तांदूळ. 8. इंडक्शन मोटरच्या आवेग गती नियंत्रणाची योजना

मोटर स्टेटर टर्मिनल्सवरील व्होल्टेजचे नियमन करण्यासाठी विभागीय विंडिंगसह ट्रान्सफॉर्मर किंवा ऑटोट्रान्सफॉर्मर वापरणे शक्य आहे. तथापि, वेगळ्या ट्रान्सफॉर्मर ब्लॉक्सचा वापर खूप उच्च खर्चाशी संबंधित आहे आणि नियमनची आवश्यक गुणवत्ता प्रदान करत नाही, कारण या प्रकरणात व्होल्टेजमध्ये केवळ एक चरणबद्ध बदल शक्य आहे आणि सेक्शन स्विचिंग डिव्हाइसमध्ये समाविष्ट करणे व्यावहारिकदृष्ट्या अशक्य आहे. स्वयंचलित प्रणाली. ऑटोट्रान्सफॉर्मर्सचा वापर कधीकधी शक्तिशाली मोटर्सच्या इनरश प्रवाहांना मर्यादित करण्यासाठी केला जातो.

स्टेटर विंडिंग विभाग वेगवेगळ्या पोल जोड्यांवर स्विच करून वेग नियंत्रण

अशा अनेक उत्पादन यंत्रणा आहेत ज्या तांत्रिक प्रक्रियेदरम्यान वेगवेगळ्या गती स्तरांवर कार्य करणे आवश्यक आहे, परंतु गुळगुळीत नियमनाची आवश्यकता नाही, परंतु वेगळ्या, पायरीच्या दिशेने, गती बदलासह ड्राइव्ह असणे पुरेसे आहे. अशा यंत्रणांमध्ये काही धातूकाम आणि लाकूडकाम यंत्रे, लिफ्ट इ.

निश्चित रोटेशनल स्पीडची मर्यादित संख्या मिळवता येते मल्टी-स्पीड गिलहरी-पिंजरा मोटर्स, ज्यामध्ये स्टेटर विंडिंग ध्रुव जोड्यांच्या भिन्न संख्येवर स्विच करते. गिलहरी सेल मोटरचा गिलहरी सेल आपोआप ध्रुवांची संख्या स्टेटर ध्रुवांच्या संख्येएवढी बनवतो.

दोन मोटर डिझाईन्स वापरल्या जातात: प्रत्येक स्टेटर स्लॉटमध्ये अनेक विंडिंगसह, आणि एकाच विंडिंगसह ज्याचे विभाग भिन्न संख्येच्या पोल जोड्या तयार करण्यासाठी स्विच केले जातात.

अनेक स्वतंत्र स्टेटर विंडिंगसह मल्टी-स्पीड मोटर्स तांत्रिक आणि आर्थिक दृष्टीने सिंगल-वाइंडिंग मल्टी-स्पीड मोटर्सपेक्षा निकृष्ट आहेत. मल्टी-वाइंडिंग मोटर्समध्ये, स्टेटर विंडिंग अकार्यक्षमतेने वापरले जाते, स्टेटर स्लॉट भरणे अपुरे आहे, कार्यक्षमता आणि cosφ इष्टतमपेक्षा कमी आहेत. म्हणून, मुख्य वितरण मल्टी-स्पीड सिंगल-विंडिंग मोटर्समधून वेगवेगळ्या ध्रुव जोड्यांवर विंडिंग्सच्या स्विचिंगसह प्राप्त केले जाते.

विभाग स्विच करताना, स्टेटर बोरमधील एमडीएस वितरण बदलते. परिणामी, MDS च्या रोटेशनची गती देखील बदलते, आणि म्हणूनच चुंबकीय प्रवाह. 1: 2 च्या गुणोत्तरासह खांबाच्या जोड्या स्विच करणे हा सर्वात सोपा मार्ग आहे. या प्रकरणात, प्रत्येक टप्प्याचे विंडिंग दोन विभागांच्या स्वरूपात केले जातात.एका विभागातील विद्युत् प्रवाहाची दिशा बदलल्याने तुम्हाला ध्रुव जोड्यांची संख्या निम्मी करता येते.

मोटरच्या स्टेटर विंडिंगच्या सर्किट्सचा विचार करा, ज्याचे विभाग आठ आणि चार ध्रुवांवर स्विच केले आहेत. अंजीर मध्ये. 9 साधेपणासाठी सिंगल-फेज वाइंडिंग दर्शविते. जेव्हा दोन विभाग मालिकेत जोडलेले असतात, म्हणजेच जेव्हा पहिल्या विभागाच्या K1 चा शेवट दुसऱ्या H2 च्या सुरूवातीला जोडला जातो तेव्हा आम्हाला आठ ध्रुव मिळतात (Fig. 9, a).

जर आपण दुसऱ्या विभागातील विद्युत् प्रवाहाची दिशा विरुद्ध दिशेने बदलली, तर कॉइलने तयार केलेल्या ध्रुवांची संख्या निम्म्याने कमी होईल आणि चार असेल (चित्र 9, ब). दुस-या विभागातील विद्युत् प्रवाहाची दिशा टर्मिनल K1, H2 वरून टर्मिनल K1, K2 वर हस्तांतरित करून बदलली जाऊ शकते. तसेच, समांतर (Fig. 9, c) विभागांना जोडून चार ध्रुव मिळू शकतात.

तांदूळ. 9. स्टेटर विंडिंगचे विभाग भिन्न संख्येच्या पोल जोड्यांवर स्विच करणे

स्विच केलेल्या स्टेटर विंडिंगसह दोन-स्पीड मोटरची यांत्रिक वैशिष्ट्ये अंजीर मध्ये दर्शविली आहेत. दहा

तांदूळ. 10. वेगवेगळ्या पोल जोड्यांचे स्टेटर विंडिंग स्विच करताना इंडक्शन मोटरची यांत्रिक वैशिष्ट्ये

स्कीम a मधून स्कीम b (Fig. 9) वर स्विच करताना, इंजिन पॉवर दोन्ही गती स्तरांवर (Fig. 10, a) राखली जाते. सेकंड शिफ्ट पर्याय वापरताना, इंजिन समान टॉर्क विकसित करू शकते. स्टेटर विंडिंगचे विभाग बदलणे शक्य आहे, केवळ 1: 2 नाही तर इतरांना देखील गती गुणोत्तर प्रदान करते. दोन-स्पीड इंजिनांव्यतिरिक्त, उद्योग तीन- आणि चार-स्पीड इंजिन देखील तयार करतो.

तीन-फेज मोटर्सचे वारंवारता नियंत्रण

वरीलप्रमाणे खालीलप्रमाणे, इंडक्शन मोटरचे गती नियमन अत्यंत कठीण आहे. वैशिष्ट्यांचा पुरेसा कडकपणा राखून विस्तृत श्रेणीवर असीम परिवर्तनशील वेग नियंत्रण केवळ आंशिक नियंत्रणानेच शक्य आहे. पुरवठा प्रवाहाची वारंवारता आणि त्यामुळे चुंबकीय क्षेत्राच्या रोटेशनची गती बदलून, मोटर रोटरच्या रोटेशनची गती समायोजित करणे शक्य आहे.

तथापि, इन्स्टॉलेशनमधील वारंवारता नियंत्रित करण्यासाठी, फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टरची आवश्यकता आहे, जे 50 Hz च्या पुरवठा नेटवर्कच्या स्थिर वारंवारता प्रवाहाचे रूपांतर व्हेरिएबल फ्रिक्वेंसी करंटमध्ये सहजतेने बदलू शकते.

सुरुवातीला, इलेक्ट्रिक मशीनवर कन्व्हर्टर वापरण्याचे प्रयत्न झाले. तथापि, सिंक्रोनस जनरेटरकडून व्हेरिएबल फ्रिक्वेंसी करंट मिळविण्यासाठी, त्याचे रोटर व्हेरिएबल वेगाने फिरविणे आवश्यक आहे. या प्रकरणात, चालू असलेल्या इंजिनच्या गतीचे नियमन करण्याचे कार्य इंजिनला नियुक्त केले जातात जे रोटेशनमध्ये सिंक्रोनस जनरेटर चालवतात.

कलेक्टर जनरेटर, जो रोटेशनच्या स्थिर गतीने व्हेरिएबल फ्रिक्वेन्सीचा प्रवाह निर्माण करू शकतो, त्याने देखील समस्या सोडवण्याची परवानगी दिली नाही, कारण, प्रथम, त्यास उत्तेजित करण्यासाठी व्हेरिएबल फ्रिक्वेन्सीचा प्रवाह आवश्यक आहे आणि दुसरे म्हणजे, सर्व एसी कलेक्टर मशीनप्रमाणे , कलेक्टरची सामान्य कम्युटेशन सुनिश्चित करून मोठ्या अडचणी उद्भवतात.

सराव मध्ये, वारंवारता नियंत्रण च्या आगमनाने विकसित होऊ लागले सेमीकंडक्टर उपकरणे… त्याच वेळी, सर्वो सिस्टम आणि सर्वो ड्राइव्हमध्ये पॉवर प्लांट आणि कार्यकारी मोटर्स दोन्ही नियंत्रित करण्यासाठी वारंवारता कन्व्हर्टर्स तयार करणे शक्य झाले.

फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर डिझाइन करण्याच्या जटिलतेसह, एकाच वेळी दोन प्रमाण नियंत्रित करणे देखील आवश्यक आहे - वारंवारता आणि व्होल्टेज. जेव्हा गती कमी करण्यासाठी वारंवारता कमी होते, तेव्हा EMF आणि ग्रिड व्होल्टेज संतुलन केवळ मोटरच्या चुंबकीय प्रवाह वाढवून राखले जाऊ शकते. या प्रकरणात, चुंबकीय सर्किट संतृप्त होईल आणि स्टेटर प्रवाह नॉन-रेखीय कायद्यानुसार तीव्रतेने वाढेल. परिणामी, स्थिर व्होल्टेजवर वारंवारता नियंत्रण मोडमध्ये इंडक्शन मोटरचे ऑपरेशन अशक्य आहे.

वारंवारता कमी करून, चुंबकीय प्रवाह अपरिवर्तित ठेवण्यासाठी, एकाच वेळी व्होल्टेज पातळी कमी करणे आवश्यक आहे. अशा प्रकारे, वारंवारता नियंत्रणामध्ये, दोन नियंत्रण चॅनेल वापरणे आवश्यक आहे: वारंवारता आणि व्होल्टेज.

तांदूळ. 11. नियंत्रित वारंवारता आणि स्थिर चुंबकीय प्रवाहाच्या व्होल्टेजसह पुरवठा केल्यावर इंडक्शन मोटरची यांत्रिक वैशिष्ट्ये

वारंवारता नियंत्रण प्रणाली सहसा बंद लूप प्रणाली म्हणून तयार केली जाते आणि त्यांच्याबद्दल अधिक माहिती येथे दिली आहे: असिंक्रोनस मोटरचे वारंवारता नियमन