इंडक्शन मोटर्सचे स्केलर आणि वेक्टर नियंत्रण - काय फरक आहे?

असिंक्रोनस इंजिन — एक AC मोटर ज्यामध्ये स्टेटर विंडिंगमधील प्रवाह फिरणारे चुंबकीय क्षेत्र तयार करतात. हे चुंबकीय क्षेत्र रोटर विंडिंगमध्ये प्रवाहांना प्रेरित करते आणि या प्रवाहांवर कार्य करून, रोटरला सोबत घेऊन जाते.

तथापि, फिरणार्‍या रोटरमध्ये फिरणारे स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र विद्युत प्रवाहांना प्रेरित करण्यासाठी, त्याच्या रोटेशनमधील रोटर फिरणार्‍या स्टेटर फील्डच्या थोडे मागे असले पाहिजे. म्हणून, इंडक्शन मोटरमध्ये, रोटरचा वेग नेहमी चुंबकीय क्षेत्राच्या रोटेशनच्या वेगापेक्षा थोडा कमी असतो (जे मोटरला पुरवणाऱ्या पर्यायी प्रवाहाच्या वारंवारतेद्वारे निर्धारित केले जाते).

स्टेटरच्या फिरत्या चुंबकीय क्षेत्रामुळे रोटरची घसरण (रोटर स्लिपेज) जितका जास्त असेल तितका मोटारचा भार जास्त. रोटरचे रोटेशन आणि स्टेटरचे चुंबकीय क्षेत्र यांच्यातील सिंक्रोनाइझेशनची कमतरता हे इंडक्शन मोटरचे वैशिष्ट्यपूर्ण वैशिष्ट्य आहे, म्हणून त्याचे नाव.

स्टेटरमध्ये फिरणारे चुंबकीय क्षेत्र फेज-शिफ्ट केलेल्या प्रवाहांसह पुरवलेल्या विंडिंगद्वारे तयार केले जाते. थ्री-फेज अल्टरनेटिंग करंट सहसा या उद्देशासाठी वापरला जातो. सिंगल-फेज इंडक्शन मोटर्स देखील आहेत जेथे विंडिंगमधील प्रवाहांमधील फेज शिफ्ट विंडिंगमध्ये भिन्न अभिक्रिया समाविष्ट करून तयार केले जाते.

रोटरच्या रोटेशनच्या कोनीय गतीचे नियमन करण्यासाठी, तसेच आधुनिक ब्रशलेस मोटर्सच्या शाफ्टवरील टॉर्क, इलेक्ट्रिक ड्राइव्हचे वेक्टर किंवा स्केलर नियंत्रण वापरले जाते.

स्केलर नियंत्रण

ते सर्वात सामान्य होते स्केलर इंडक्शन मोटरचे नियंत्रण, जेव्हा, उदाहरणार्थ, फॅन किंवा पंपच्या रोटेशनचा वेग नियंत्रित करण्यासाठी रोटरचा सतत रोटेशन वेग राखण्यासाठी पुरेसे असते, यासाठी प्रेशर सेन्सर किंवा स्पीड सेन्सरकडून फीडबॅक सिग्नल पुरेसा असतो.

स्केलर नियंत्रणाचे तत्त्व सोपे आहे: पुरवठा व्होल्टेजचे मोठेपणा हे वारंवारतेचे कार्य आहे, व्होल्टेज ते वारंवारता गुणोत्तर अंदाजे स्थिर आहे.

या अवलंबनाचे विशिष्ट स्वरूप शाफ्टवरील लोडशी संबंधित आहे, परंतु तत्त्व समान राहते: आम्ही वारंवारता वाढवतो आणि दिलेल्या मोटरच्या लोड वैशिष्ट्यानुसार व्होल्टेज प्रमाणानुसार वाढते.

परिणामी, रोटर आणि स्टेटरमधील अंतरामध्ये चुंबकीय प्रवाह जवळजवळ स्थिर ठेवला जातो. जर व्होल्टेज-टू-फ्रिक्वेंसी गुणोत्तर मोटारच्या रेटपेक्षा विचलित झाले, तर मोटर एकतर अतिउत्साहीत किंवा कमी उत्तेजित होईल, परिणामी मोटार तोटा आणि प्रक्रियेत बिघाड होईल.

अशाप्रकारे, स्केलर कंट्रोलमुळे ऑपरेटिंग फ्रिक्वेंसी रेंजमध्ये जवळजवळ स्थिर शाफ्ट टॉर्क प्राप्त करणे शक्य होते, वारंवारता विचारात न घेता, परंतु कमी क्रांतीमध्ये टॉर्क अजूनही कमी होतो (हे टाळण्यासाठी, व्होल्टेज-गुणोत्तर वारंवारता वाढवणे आवश्यक आहे), म्हणून. , प्रत्येक इंजिनसाठी कठोरपणे परिभाषित ऑपरेटिंग स्केलर नियंत्रण श्रेणी असते.

तसेच, शाफ्ट-माउंट केलेल्या स्पीड सेन्सरशिवाय स्केलर स्पीड कंट्रोल सिस्टम तयार करणे अशक्य आहे कारण भार पुरवठा व्होल्टेज वारंवारता पासून वास्तविक रोटर गतीच्या अंतरावर मोठ्या प्रमाणात परिणाम करतो. परंतु स्केलर कंट्रोलसह स्पीड सेन्सरसह देखील, उच्च अचूकतेसह टॉर्क समायोजित करणे शक्य होणार नाही (किमान आर्थिकदृष्ट्या व्यवहार्य नाही).

हा स्केलर कंट्रोलचा तोटा आहे, जे त्याच्या ऍप्लिकेशन्सची सापेक्ष कमतरता स्पष्ट करते, मुख्यतः पारंपारिक इंडक्शन मोटर्सपर्यंत मर्यादित आहे, जेथे लोडवरील स्लिपचे अवलंबित्व गंभीर नाही.

वेक्टर नियंत्रण

या उणीवांपासून मुक्त होण्यासाठी, 1971 मध्ये, सीमेन्स अभियंत्यांनी मोटरचे वेक्टर नियंत्रण वापरण्याचा प्रस्ताव दिला, ज्यामध्ये चुंबकीय प्रवाहाच्या विशालतेवर फीडबॅकसह नियंत्रण केले जाते. पहिल्या वेक्टर कंट्रोल सिस्टममध्ये मोटर्समध्ये फ्लो सेन्सर होते.

आज, या पद्धतीचा दृष्टीकोन थोडा वेगळा आहे: मोटरचे गणितीय मॉडेल आपल्याला वर्तमान टप्प्यातील प्रवाहांवर अवलंबून रोटरची गती आणि शाफ्ट क्षण मोजण्याची परवानगी देते (स्टेटर विंडिंग्समधील प्रवाहांची वारंवारता आणि मूल्यांवरून) .

हा अधिक प्रगतीशील दृष्टीकोन भाराखाली शाफ्ट टॉर्क आणि शाफ्ट स्पीड या दोन्हींचे स्वतंत्र आणि जवळजवळ जडत्व नियंत्रण सक्षम करतो, कारण नियंत्रण प्रक्रिया प्रवाहांचे टप्पे देखील विचारात घेते.

काही अधिक अचूक वेक्टर कंट्रोल सिस्टम स्पीड फीडबॅक लूपने सुसज्ज आहेत, तर स्पीड सेन्सर्सशिवाय कंट्रोल सिस्टमला सेन्सरलेस म्हणतात.

म्हणून, या किंवा त्या इलेक्ट्रिक ड्राइव्हच्या अनुप्रयोगाच्या क्षेत्रावर अवलंबून, त्याच्या वेक्टर नियंत्रण प्रणालीची स्वतःची वैशिष्ट्ये, नियमन अचूकतेची स्वतःची डिग्री असेल.

जेव्हा वेग नियमनासाठी अचूकता आवश्यकता 1.5% पर्यंत विचलनास अनुमती देते आणि नियमन श्रेणी 100 पैकी 1 पेक्षा जास्त नसते, तेव्हा सेन्सरलेस सिस्टम ठीक आहे. जर 0.2% पेक्षा जास्त विचलनासह वेग समायोजनाची अचूकता आवश्यक असेल आणि श्रेणी 1 ते 10,000 पर्यंत कमी केली असेल तर शाफ्ट स्पीड सेन्सरसाठी अभिप्राय असणे आवश्यक आहे. वेक्टर कंट्रोल सिस्टममध्ये स्पीड सेन्सरची उपस्थिती 1 Hz पर्यंत कमी फ्रिक्वेन्सीवर देखील अचूक टॉर्क नियंत्रणास अनुमती देते.

तर, वेक्टर नियंत्रणाचे खालील फायदे आहेत. डायनॅमिकली बदलत्या शाफ्ट लोडच्या परिस्थितीतही रोटर स्पीड रेग्युलेशनची उच्च अचूकता (आणि त्यावर स्पीड सेन्सरशिवाय) कोणतीही किक होणार नाही. कमी आवर्तनांवर शाफ्टचे गुळगुळीत आणि अगदी रोटेशन. इष्टतम पुरवठा व्होल्टेज वैशिष्ट्यांच्या परिस्थितीत कमी नुकसानामुळे उच्च कार्यक्षमता.

वेक्टर नियंत्रण त्याच्या कमतरतांशिवाय नाही. संगणकीय ऑपरेशन्सची जटिलता.प्रारंभिक डेटा (व्हेरिएबल ड्राइव्ह पॅरामीटर्स) सेट करण्याची आवश्यकता.

समूह इलेक्ट्रिक ड्राइव्हसाठी, वेक्टर नियंत्रण मूलभूतपणे अनुपयुक्त आहे, येथे स्केलर नियंत्रण अधिक चांगले आहे.