اینورتر /کنترل دور موتور سه فاز

 

 

اینورتر /کنترل دور موتور سه فاز نقطه کنترل

اینورتر /کنترل دور موتور سه فاز نقطه کنترل

کنترل دور موتورهای القایی سه فاز

 امروزه در صنعت، ماشینهای متفاوت و با سرعت های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد که موارد قابل ذکر عبارتند از : ماشین برش فلزات ، چرثقیل الکتریکی ، ماشینهای مربوط به حمل ونقل وانواع مختلف وسایل چاپ ، معدن ذغال سنگ و صنایع دیگر .برای مثال چرخاننده الکتریکی در ماشین برش فلزات ، سرعت سیستم می باید مطابق با نوع کار ، فلز و کیفیت نوع برش واندازه قطعه مورد نظر ، قابل تنظیم باشد . در کلیه ماشین آلات ذکر شده ، چرخاننده باید مجهز به کنترل سرعت باشد تا بتواند کمیت تولید زیاد ، شرایط کار مطلوب و کیفیت محصول خوب باشد . توسط کنترل سرعت می توان سرعت چرخاننده را به میزان مورد نیاز جهت انجام مراحل کار تغییر داد . مفهوم کنترل سرعت یا تنظیم نبا ید شامل تغییر طبیعی در هنگام اخذ بار شود . تغییر سرعت مورد نیاز در روی موتور چرخاننده و یا عنصر مرتبط به موتور چرخاننده انجام می گیرد ، که ممکن است این عمل با دست توسط اپراتور و یا به طور اتوماتیک توسط وسایل کنترل انجام گیرد . امروزه تنظیم سرعت توسط مدار الکتریکی توسعه یافته و از نظر اقتصادی و نتایج حاصله بر کنترل مکانیکی ارجحیت دارد .موتورهای آسنکرون سه فاز به خاطر امتیازات چشمگیرشان در صنایع کاربرد متنوعی دارند . از آن جمله در سیستمهای محرکه ای که نیاز به تغییر وتنظیم دور دارند بیشتر وبیشتر بکار گرفته می شوند .

۱-کنترل سرعت موتورآسنکرون با اعمال مقاومت در مدار رتور (تغییرات لغزش)
سرعت موتور اندوکسیونی را می توان با قرار دادن مقاومت در مدار رتور کنترل نمود نرمی کنترل سرعت بستگی به تعداد مراحل مقاومت مورد استفاده دارد کنترل در جهت کاهشی از مقدار مبنا می باشد .
به عنوان مقاومت متغییر می توان از رئوستای معمولی پتانسیومتر یا مقسم ولتاژ استفاده نمود اما امروزه ترجیحاً از مقاومت های الکترونیکی استفاده می شود . با گذاشتن یک مقاومت اضافی در مدار رتور ماشین ، شکل منحنی گشتاور- سرعت آن را تغییر داد . تغییر مقاومت رتور باعث تغییر سرعت کار موتور می شود . ولی گذاشتن مقاومت اضافی در مدار رتور یک موتور القایی بازده ماشین را به شدت کم می کند . به خاطر مساله کاهش بازده این روش کنترل سرعت تنها برای فواصل زمانی کوتاه به کار می رود . جهت استفاده کامل از موتور ، تغییر سرعت می بایددر کوپل ثابت انجام گیرد رنج کنترل ثابت ثابت نبوده و بستگی به مقدار بار دارد . با کاهش سرعت به طور قابل ملاحظه ای مشخصه ،سختی خود را از دست می دهد حد کنترل سرعت ۲:۱ تا ۳:۱ می باشد . می باید متذکر شد که کنترل سرعت در این روش مستلزم افت انرژی است افت ها در مدار رتور مستقیماً متناسب با لغزش است یعنی : P1s=2.

۲-کنترل سرعت موتور القایی با تغییر قطب :
این روش برای موتورهای رتور قفسی مناسب است ، زیرا در ماشین های رتور سیم پیچی که برای تعداد قطب معینی سیم پیچی شده اند ، مشکلات اضافی پدید خواهد آورد.
سرعت سنکرون (سرعت زاویه ای ) یک موتور اندوکسیونی تابعی از فرکانس منبع f و تعداد جفت قطب ها p سیم پیچی استاتور می باشد .
سرعت ممکن است با تغییر جفت قطب های سیم پیچی استاتور تغییر کند . در تغییر قطب های موتور سیم پیچی هر فاز متناوباً به دو قسمت مساوی تقسیم می گردد و با کلیدی می توان سیم پیچ ها را سری یا موازی کرد که تعداد جفت قطب ها نصف شده و در نتیجه سرعت ۲ برابر سرعت سنکرون می شود . اما در این حالت نمی توان تغییرات پیوسته در سرعت ایجاد کرد .با به کار گیری تنها یک سیم پیچ می توان تعداد زوج قطب مختلف را تحقق بخشید . این روش اقتصادی تر بوده ، اما قسمتی از سیم پیچ زیر فشار حرارتی بیشتری قرار می گیرد ( زیرا دائم زیر ولتاژ خواهد بود ) .

۳-اتصال دالاندر :
اتصال دالاندر یا سیم پیچ توزیع شده در استاتور ، حالت خاصی از کنترل دور موتور القایی با تغییر تعداد قطب های سیم بندی است که در آن سیم پیچی هر فاز استاتور به دو نیم سیم پیچ تقسیم می شود . در اثر تغییر اتصال نیم سیم پیچ های هر فاز از اتصال سری به موازی تعداد قطب ها نصف و سرعت دو برابر می شود . به این ترتیب فقط به کمک یک سیم پیچی می توان دو سرعت مختلف را بدست آورد و در هر دو حالت تمام سیم پیچ ها وتمام شیارها فعال بوده و نسبت به موتور با سیم پیچ های مجزا از ظرفیت بیشتری برخوردار است . دو حالت اتصال موتور القایی نشان داده شده در شکل مثلث – ستاره دوبل نامیده می شوند.
در اتصال سری دو نیم سیم پیچ ، اتصال موتور به صورت مثلث و در اتصال موازی دو نیم سیم پیچ ها ، اتصال موتور به صورت ستاره است که باعث می شود با دو برابر شدن سرعت ، قدرت موتور نیز تقریباً ۱/۵ برابر شود و گشتاور تقریباً ثابت باقی بماند . بنابراین از اتصال دالاندر برای محرکهای با گشتاور ثابت استفاده می کنند .

تغییر سرعت از طریق تغییر قطبها به سه صورت زیر انجام می گیرد :

۱- تغییر سرعت تحت گشتاور ثابت:
برای سرعت پایین اتصال مثلث بوده و برای سرعت بالا اتصال بصورت ستاره دوبل است . قدرت تحت سرعت بالا نسبت به قدرت تحت سرعت پایین افزایش یافته است ، افزایش سرعت با افزایش قدرت همراه بوده پس گشتاور ثابت است.

۲- تغییر سرعت تحت قدرت ثابت:
در هر دو اتصال سرعت زیاد وسرعت کم توان خروجی موتور تقریباً ثابت است.

۳- تغییر سرعت تحت گشتاور و قدرت متغییر:
گشتاور موتور مانند بارهای پنکه ای با تغییر سرعت تغییر می کند .
کنترل سرعت با تغییر قطب بر حسب فرکانس منبع و تعداد جفت قطب ها سرعت ثابتی می دهد . برای مثال برای موتور های ۴ سرعته و با فرکانس ۵۰ هرتز سرعت های زیر وجود دارد .

(۱۵۰۰/۱۰۰/۷۵۰/۵۰۰ ) (۳۰۰۰/۱۵۰۰/۷۵۰/۵۰۰ )

( ۳۰۰۰/۱۵۰۰/۱۰۰۰/۵۰۰ ) ( ۱۰۰۰/۷۵۰/۵۰۰/۳۷۵ )

از سرعت هائی که در بالا ذکر شد دیده می شود رنج کنترل سرعت از ۶:۱ تا ۸:۱ است و افزایش این رنج نیز غیر عملی است . برای سرعت ۳۷۵ r.p.m لازم است موتوری با اندازه خیلی بزرگ طراحی شود .

کنترل سرعت با تغییر فرکانس خط:
اگر فرکانس الکتریکی ولتاژ اعمال شده به استاتور یک موتور القایی تغییر کند ، آهنگ چرخش میدانهای مغناطیسی آن nsync نیز متناسب با فرکانس می کند ، و نقطه بی باری منحنی مشخصه گشتاور – سرعت نیز به همراه آن تغییر می کند . سرعت سنکرون موتور در شرایط نامی را سرعت پایه می نامند . با استفاده از فرکانس متغییر می توان سرعت موتور را در بالاتر یا پایین تر از سرعت پایه کنترل کرد . با این کنترل می توان سرعت موتور را در گستره ای از حدود ۵ درصد سرعت پایه تا دو برابر سرعت پایه کنترل کرد. ولی این نکته مهم است که محدودیت های ولتاژ و گشتاور خاصی با فرکانس در نظر گرفته شود ، تا عملکردی مطمئن به دست آید . وقتی موتور با سرعتی پایین تر از سرعت پایه کار می کند ، باید ولتاژ پایانه ای اعمال شده به استاتور برای داشتن عملکرد مناسب کاهش یابد ولتاژ پایا نه ای اعمال شده به استاتور باید با کاهش فرکانس استاتور به طور خطی کم شود . این فرایند را تنزل می نامند اگر این کار انجام نشود فولاد هسته موتور القایی اشباع شده ، جریانهای مغناطیس شدیدی در ماشین جریان می یابد .
برای اینکه این جریانهای مغناطیس شدید به وجود نیاید، در مواردی که فرکانس از فرکانس نامی موتور کمتر می شود معمولاً ولتاژ استاتور را متناسب با فرکانس کم می کنند. هر گاه ولتاژ اعمال شده به یک موتور القایی در فرکانسهای زیر سرعت پایه به طور خطی تغییر یابد ، شار موتور تقریبا ثابت می ماند . بناباین گشتاور ماکزیممی که موتور می تواند تأمین کند نسبتاً بالا می ماند . ولی ماکزیمم توان مجاز موتور باید با کاهش فرکانس به طور خطی کم شود تا از گرم شدن مدار استاتور جلوگیری شود . توان داده شده به موتور القایی سه فاز عبارت است از :
اگر ولتاژ VL کم شود ، توان ماکزیمم نیز باید کم شود ، و گر نه جریان زیادی از موتور می گذرد که میتواند باعث افزایش شدید گرمای موتور شود .

منحنی مشخصه گشتاور سرعت برای تمام فرکانسها:

کنترل سرعت با تغییر ولتاژ خط:
گشتاوری که یک موتور القایی تولید می کند با مربع ولتاژ اعمال شده به آن متناسب است. با تغییر ولتاژ خط می توان سرعت موتور را در گستره محدودی کنترل کرد . این روش کنترل سرعت گاهی اوقات در موتورهای کوچک کرداننده پنکه ها به کار می رود . این تغییر ولتاژ پایانه استاتور می تواند توسط اتو ترانسفورماتور با خروجی متغییر انجام گیرد . یکی دیگر از روشهای تغییر ولتاژ استفاده از کنترل کننده های حالت جامد یا الکترونیکی است . اتو ترانسفورماتور به ماشین ولتاژ سینوسی اعمال می کند ، اما کنترل کننده های حالت جامد ولتاژ غیر سینوسی برای موتور فراهم می نمایند .

کنترل سرعت توسط تغییر فرکانس لغزش:
در این روش سرعت یک موتور القایی با تزریق کردن ولتاژی به مدار رتور تحت کنترل در می آید البته لازم است فرکانس ولتاژ اعمال شده با فرکانس لغزش یکسان باشد . وقتی ولتاژی اعمال می کنیم که در فاز مخالف نسبت به نیروی محرکه الکتریکی رتور القا شده قرار دارد ، مقاومت رتور را افزایش می دهد ، در صورتی که وقتی ولتاژی اعمال می کنیم که هم فاز با نیروی محرکه الکتریکی رتور القا شده می باشد مقاومت آنرا کاهش می دهد ( بطور متعادل ) لذا به وسیله تغییر دادن مقاومت رتور ، می توان سرعت را کنترل کرد . چنین روشی از نوع کنترل سرعت را سیستم کرامر (Kramer) می نامند . که در مورد موتورهای بزرگ ۵۰۰۰ قوه اسبی یا بالاتر ار آن بکار می رود.

مبدل فرکانسی وارد لئونارد (ward – Leonard )
دو ماشین آسنکرون رتور قفسی سایر اجزاء تشکیل دهنده این مبدلند . بدین وسیله موازنه مطلوبی برای انرژی ماشین ها و شبکه موجود خواهد بود. امتیاز این مدار تغییر دوری پیوسته در محدوده وسیعی است .
ماشینی که خود مبدل فرکانسی است ( موتور شراگ – ریشتر (Schrage – richter)یا شربیوس (scherbius )نامیده می شود.
این موتور در سال۱۹۱۲ توسط شراگ و ریشتر توسعه یافته و نام آنان را به خود گرفته است .این موتور با تغذیه رتوری و نوع شنت است که جاروبک متغییر کموتاتور سه فاز القایی است که برای کنترل سرعت و هم بهبود ضریب قدرت قابلیت تنظیم دارد.در حقیقت این موتور القایی حلقه های لغزان قابل تنظیم دارد . در این موتور سه سیم پیچی وجود دارد دو تا از سیم پیچها در روتور و سومی در استاتور قرار گرفته اند.

وضعیت سه سیم پیچی به شرح زیر است :
۱- سیم پیچ تحریک : این سیم پیچ در قسمت پایین شیارهای رتور قرار گرفته است و از طریق حلقه های لغزان و جاروبک ها با فرکانس شبکه تغذیه می شود این سیم پیچ ها شار کاری در ماشین تولید می کند .

۲- سیم پیچی هدایت : این سیم پیچ غالباً بنام سیم پیچ جبرانگر یا سیم پیچ سوم خوانده می شود این سیم پیچ نیز در بالای روتور جا داده می شود و مشابه سیم بندی آرمیچرهای ماشین های dc به کموتاتور متصل می شود .

۳- سیم پیچی استاتور : این سیم پیچی در شیارهای استاتور قرار می گیرد ولی انتهای سیم پیچی هر فاز به یک جفت زغال وصل می شود که بر روی کموتاتور قرار داده می شوند این ذغالها بر روی دو قطعه مجزای نگهدارنده جاروبک قرار گرفته اند که برای چرخش در دو جهت مخالف هم طراحی شده اند .

مدار کاسکاد :
موتور جریان داتم توسط مبدل استاتیکی ( یکسو ساز ) از طریق شبکه تحریک می گردد . اما تغذیه مدار آرمیچر از طریق رتور موتور آسنکرون رتور سیم پیچی عملی می شود . برای این منظور جریان متناوب توسط یکسو سازی به جریان مستقیم تبدیل گردیده و توسط مقاومتی به مدار آرمیچر منتهی می شود . در اینجا مقاومت جهت کوپلاژ دو ماشین بوده و ضمن کار اتصال کوتاه می گردد . بدین ترتیب از رتور موتور آسنکرون رتور سیم پیچی شده استفاده می شود . ماشین جریان داتو در مقایسه با ماشین آسنکرون کوچک می باشد ، زیرا UA=UR است . دو ماشین مضافاً کوپلاژ مکانیکی هستند .خوبی مدار کاسکاد در آنست که از قابلیت تنظیم دور نسبتاً آسان ماشین جریان دائم جهت تنظیم دور ماشین آسنکرون استفاده می شود . علاوه بر آن توان الکتریکی رتور موتور آسنکرون به شکل انرژی مکانیکی روی محور مشترک بر گردانده می شود .

محرک های تنظیم پذیر سرعت (Adjustable Speed Drive)
نیمه هادی های قدرت در سیستمهای کنترل سرعت از نوع ایستا یا استاتیکی هستند . باید دانست که ترکیب سیستمهای الکترونیک قدرت (مانند کنترل کننده های ولتاژ ) و متوتورهای الکتریکی همراه با مکانیسم کنترل آنها را محرکهای تنظیم پذیر سرعت می نامند که ما به اختصار آنرا ASD می نامیم . در حقیقت این محرک ها قابل تنظیم بوده و برای کنترل سرعت یا کنترل دور موتورهای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند .
محرکهای تنظیم پذیر سرعت (ASD) برای کنترل سرعت موتورهای القائی از نقطه نظر کاربرد به سه دسته تقسیم می شوند:

۱ASD از نوع ولتاژ متغییر و فرکانس ثابت:
در اینگونه سیستمها دامنه ولتاژ اعمالی به استاتور کنترل می شود . برای این مقصود از کنترل کننده ولتاژ در سر راه موتور استفاده شده است . این نوع محرک ها در سطوح قدرت متوسط و پایین مورد استفاده قرار می گیرند . برای مثال می توان از بادبزن های نسبتاً بزرگ یا پمپ ها نام برد . در این روش ولتاژ استاتور را می توان بین صفر و ولتاژ اسمی در محدوده زاویه آتش بین صفر تا ۱۲۰ درجه تنظیم و کنترل نمود . این سیستم بسیار ساده بوده و برای موتورهای القائی قفس سنجابی کلاس D با لغزش نسبتاً بالا( ۱۰ تا ۱۵ درصد ) مقرون به صرفه است . عملکرد این محرکها زیاد جالب توجه نیست .

۲- ASD از نوع ولتاژ و فرکانس متغییر:
اگر منبع تغذیه استاتور از نوع فرکانس متغییر انتخاب شود ، عملکرد محرک های تنظیم پذیر سرعت (ASD) بهبود می یابد . باید دانست که شار در فاصله هوایی متورهای القائی با ولتاژ اعمالی به استاتور متناسب بوده وبا فرکانس منبع تغذیه نسبت عکس دارد . بنابراین اگر فرکانس را کم کنیم تا کنترل سرعت در زیر سرعت سنکرون امکان پذیر گردد و ولتاژ را معادل ولتاژ اسمی ثابت نگه داریم ، در این صورت شار فاصله هوایی زیاد می شود . برای جلوگیری از بوقوع پیوستن اشباع بخاطر افزایش شار ، ASD از نوع فرکانس متغییر باید از نوع ولتاژ متغییر نیز باشد تا بتوان شار فاصله هوایی را در حد قابل قبولی نگه داشت ، معمولا به این سیستم کنترل ، سیستم کنترل V/F ثابت نیز گفته می شود . یعنی اگر فرکانس را کم کردیم باید ولتاژ را طوری کم کنیم که شار در فاصله هوایی در حد اسمی خود باقی بماند . از این سیستم برای کنترل سرعت موتورهای قفس سنجابی کلاسهای A، B ،C، D استفاده می شود .

۳-ASD که بر اساس بازیافت توان لغزشی کار می کند:
در این سیستمها با استفاده از مدارهای نیمه هادی قدرت که به پایانه رتور وصل می شوند ، بازیافت توان( یا توان برگشتی) در فرکانس لغزشی به خط تغذیه موتور منتقل می گردد . باید دانست فرکانس لغزشی از حاصلضرب فرکانس منبع و لغزش موتور بدست می آید. بطور کلی در این طرح بر روی مدار رتور کنترل خواهیم داشت . در اینجا متذکر می شویم که ASD از نوع فرکانس متغییر بر دو نوع است :

الف : طرح های حاوی ارتباط DC (جریان مستقیم)

ب : سیکلو کنورتورها

در طرح های حاوی ارتباط DC منبع تغذیه AC توسط یکسوساز ، یکسو شده و سپس توسط اینورتر مجدداً به منبع AC دست می یابیم . اینورتر ها بر دو نوع اند :

۱- اینورترهای تغذیه ولتاژ (اینورترهای ولتاژ )
۲- اینورترهای تغذیه جریان ( اینورترهای جریان )

در اینورترهای ولتاژ ، متغییر تحت کنترل همان ولتاژ و فرکانس اعمالی به استاتور است . در اینورترهای جریان بر دامنه جریان وفرکانس استاتور کنترل داریم . اینورترهای ولتاژ بر دو نوع اند :

۱-اینورترهای با موج مربعی
۲- اینورترهای با مدولاسیون عرض یا پهنای پالس (PWM) .

کنترل دور موتور القائی سه فاز توسط اینورتر منبع جریان:

۱- ترکیب اساسی مبدلها
سرعت یک موتور القائی توسط سرعت سنکرون ولغزش رتور تعیین می گردد . سرعت سنکرون بستگی به فرکانس تغذیه دارد و لغزش را می توان با تنظیم ولتاژ و جریان اعمالی به موتور تغییر داد . به طور کلی روشهای کنترل دور موتورهای القائی را می توان بصورت زیر تقسیم بندی نمود :

۱- ولتاژ متغییر ، فرکانس ثابت

 ۲- ولتاژ وفرکانس متغییر

۳- جریان و فرکانس متغییر

۴- تنظیم قدرت لغزشی

به منظور ایجاد ولتاژ و فرکانس متغییر از مبدلهای ولتاژ استفاده می گردد که توسط یک منبع ولتاژ dc تولید شکل موج مستطیلی ولتاژ در سمت ac می نمایند که دامنه آن مستقل از بار بوده و به همین دلیل اینورتر های منبع ولتاژ نام دارند . برای ایجاد جریان وفرکانس متغییر از مبدلهای جریان استفاده می گردد که توسط یک منبع جریان dc تولید شکل موج مستطیلی جریان در سمت ac می نمایند ، که دامنه آن مستقل از بار بوده و بنابراین اینورترهای منبع جریان نام دارند . منبع جریان کنترل شده در ورودی اینورتر توسط یکسو ساز تریستوری ایجاد می گردد که با کنترل جریان توسط حلقه فیدبک جریان وسلف بزرگ صافی در خروجی آن ویژگیهای یک منبع جریان را پیدا می کند . مبدل موجود در سمت موتور جریان مستقیم را تبدیل به جریان سه فاز با فرکانس قابل تنظیم می نماید . سلف بزرگ موجود در حلقه dc سبب صاف نمودن جریان می گردد . سیستم رانش اینورتر منبع جریان مناسب برای عملکرد در حالت تک موتوره می باشد و دارای قابلیت بازگشت انرژی به شبکه ac میباشد . جریان اینورتر توسط حلقه فیدبک جریان کنترل شده و اضافه جریانهای گذرا توسط تنظیم کننده جریان و سلف صافی حذف می گردند و بدین وسیله مجموعه دارای قابلیت استحکام و اطمینان مناسب برای کاربردهای صنعتی می گردد سلف بزرگ سری صافی نرخ افزایش جریان خطا را در هنگام کموتاسیون نا موفق در اینورتر و یا اتصال کوتاه در ترمینالهای خروجی محدود می نماید با حذف سیگنالهای فرمان گیت تریستورهای یکسو ساز می توان بدون از بین رفتن فیوزها و آسیب رسیدن به اینورتر ، تنها با از دست دادن لحظه ای گشتاور خطا را از بین برد .

۲- مدار قدرت اینورتر منبع جریان
به منظور ایجاد منبع جریان متغییر dc سیگنال بیانگر جریان تنظیم شده با جریان واقعی مقایسه شده ، خطای حاصل تقویت و برا ی کنترل زاویه آتش تریستورهای یکسو ساز استفاده می گردد تا جریان مورد نیاز در خروجی ایجاد گردد. روشن نمودن یک تریستور سبب قطع تریستور هادی فاز مجاور می گردد . دو بانک خازی که بصورت مثلث ، متصل می باشند انرژی مورد نیاز برای کموتاسیون ذخیره کرده و دیودهای D1 الی D6 خازنها را از بار ایزوله می نمایند . ترتیب هدایت تریستورهای اینورتر به گونه ای است که جریانهای DC تنظیم شده از دو تریستور یکی متصل به خط مثبت ودیگری متصل به خط منفی تغذیه عبور می نماید . در هر نیم سیکل به مدت ۶۰o هر دو تریستور واقع بر یک بازو قطع بوده بنابراین جریان خط برابر صفر می باشد . مزیت عمده اینورتر منبع جریان سادگی مدار لازم برای کموتاسیون تریستورها می باشد . مدار کموتاسیون تنها شامل خازنها و دیودها بوده و به دلیل حذف سلفهای کموتاسیون ، فرکانس عملکرد افزایش یافته نویز صوتی کاهش می یابد . خازن کموتاسیون به گونه ای طراحی می شود که ولتاژ معکوس اعمالی بر تریستور ها محدود گردد تا باعث ایجاد زمان خاموشی لازم گردد. به همین دلیل زمان خاموشی در دسترس به اندازه کافی زیاد می باشد تا بتوان از تریستور های غیر سریع یکسوسازی استفاده نمود، که این امر اینورتر منبع جریان را در قدرت های متوسط به بالا بسیار اقتصادی می سازد

۳- عملکرد موتو القائی تغذیه شده توسط منبع جریان
هنگامی که اینورتر منبع جریان یک بار الکتریکی را تغذیه می نماید ، شکل موج ولتاژ توسط پاسخ بار به جریان اعمالی تعیین می گردد . رابطه ولتاژ- جریان یک سلف به صورت V=L di / dt بوده که در آن di/dt نرخ تغییرات جریان می باشد . بنابراین شکل موجهای ایده ال جریان در عمل انکار پذیر نیستند زیرا تغییر پله ای لحظه ای جریان سبب ایجاد پرش ولتاژ با دامنه نا محدود خواهد گردید . در مدارات عملی نرخ تغییرات جریان برای محدود نمودن حداکثر ولتاژ در حد تحمل تریستورها محدود می گردد . مدت زمان کموتاسیون که در طول آن جریان بار از یک فاز به فاز دیگر منتقل می گردد بایستی به حد کافی طولانی باشد تا نرخ تغییرات جریان در حد قابل قبولی کاهش یابد این محدودیت در مورد اینورترهای منبع ولتاژ مطرح نمی گردد چرا که در این مورد دیودهای فیدبک مسیری را برای جریان بار القائی ایجاد می نمایند که باعث شارژ خازن حلقه dc گشته ، از قطع ناگهانی جریان بار جلوگیری کرده و ولتاژ خروجی اینورتر را محدود می نمایند . اما در مورد اینورتر منبع جریان به دلیل عدم وجود دیودهای فیدبک ، مسیری برای جریان معکوس وجود نداشته و مدت زمان کموتاسیون را می توان به قیمت افزایش ضربه های ولتاژ اعمالی بر ادوات نیمه هادی قدرت اینورتر کاهش داد .

کنترول دور از طریق کنترل ولتاژاستاتور: ابتدایی و محدود ترین روش برای کنترل دور است، از آن جایی که گشتاور موتور های متناوب با مجذور ولتاژ نسبت مستقیم دارد با کم کردن ولتاژ ورودی گشتاور با نسبت مجذور کم میشود که این مسئله می تواند باعث عدم راه اندازی موتور یا به اصطلاح خوابیدن موتور زیر بار شود. نکته دوم در این باره اینکه در این روش فقط امکان کاهش دور موتور را داریم زیرا افزایش ولتاژ ورودی بیش از مقدار مجاز باعث آسیب رساندن به عایق های سیم بندی استاتور خواهد شد. براساس این مسائل کلا این روش مورد استفاده قرار نمی گیرد.
کنترل دور از طریق کنترل فرکانس ورودی: از انجا که سرعت سنکرون با فرکانس رابطه مستقیم دارد می توان از این روش برای کنترل سرعت موتور های جریان متناوب استفاده کرد، این روش نسبت به روش ولتاژ محدوده کنترل بسیار وسیع تری دارد،
اما مشکل این روش در آن است که دستگاه های الکترونیکی که قابلیت کنترل فرکانس را دارند معمولا شکل موج سینوسی ولتاژ راتغییر می دهند و از انجایی که موتور های ac به شکل موج سینوسی ولتاژ ورودی برای کار سیمیتریک یا متقارن از لحاظ مغناطیسی احتیاج دارند، زیاد روش کارامدی نیست.
کنترل ولتاژ و فرکانس همزمان: در این روش با کنترل همزمان ولاتژ و فرکانس در دامنه گشتاور موتور نا همسانی بوجود نمی اورد و با نسبت قابل قبول در محدوده وسیع قادر به کنترل دور است.

کنترل کننده های دور موتورهای الکتریکی هر چند که ادوات پیچیده ای هستند ولی چون در ساختمان آنها از مدارات الکترونیک قدرت استاتیک استفاده می شود و فاقد قطعات متحرک می باشند، از عمر مفید بالائی برخوردار هستند . مزیت دیگر کنترل کننده های دور موتور توانائی آنها در عودت دادن انرژی مصرفی در ترمزهای مکانیکی و یا مقاومت های الکتریکی به شبکه می باشد . در چنین شرائطی با استفاده از کنترل کننده های دور مدرن می توان از اتلاف این نوع انرژی جلوگیری نمود . بطوریکه در برخی کاربردها قیمت انرژی بازیافت شده از این طریق ، در کمتر از یکسال معادل هزینه سرمایه گذاری سیستم بازیافت انرژی می شود .
کنترل کننده های دور موتور انواع مختلفی دارند. آنها قادرند انواع موتورهای ACو DCرا کنترل کنند. قیمت کنترلرها وابسته به نوع تکنولوژی بکار رفته در ساختمان آنها میباشد.
۱- روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس(یا کنترل V/ Fثابت) : ساده ترین روش کنترل موتورهای AC روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس میباشد. اینک این روش، بطور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع کنترلرها از نوع اسکالر بوده و بصورت حلقه باز با پایداری خوب عمل میکنند. مزیت این روش سادگی سیستمهای کنترلی آن است. در مقابل این نوع کنترلرها برای کاربردهای با پاسخ سریع مناسب نمی باشند.
۲- روش کنترل برداری : روبوتها و ماشینهای ابزار نمونه هائی از کاربردهای با دینامیک بالا هستند. در این کاربردها روشهای کنترلی برداری استفاده میشود. در روشهای کنترلی برداری با تفکیک مولفه های جریان استاتور به دو مولفه تورک ساز و فلو ساز، و کنترل آنها با استفاده از رگولاتورهای PIترتیبی داده میشود که موتور ACنظیر موتور DCکنترل شود. و بدین ترتیب تمام مزایای موتور DCاز جمله پاسخ گشتاور سریع آنها در موتورهای ACنیز در دسترس خواهد بود.
۳- روش کنترل مستقیم گشتاور (Direct TorqueControl ) : پاسخ گشتاور در روشهای برداری حدود ۱۰ – ۲۰msو در روشهای کنترل مستقیم گشتاور (Direct TorqueControl )این زمان حدود۵ms است
هنگامی‎‎که استفاده از مبدل‎های الکترونیک قدرت در اواخر دهه ۱۹۷۰ معمول گردید، توجه بسیاری از مهندسین شرکت‎های برق درمورد توانایی پذیرش اعوجاج هارمونیکی توسط سیستم‎های قدرت را برانگیخت . پیش‎‎بینی‎های مأیوس‎‎کننده‎‎ای از سرنوشت سیستم‎‎های قدرت درصورت اجازه استفاده ازاین تجهیزات انجام گرفت. درحالی‎‎که بعضی ازاین نگرانی‎ها احتمالاً بیش از حد قلمداد گردیدند، ولی بررسی مفهوم کیفیت برق مدیون این افراد به‎دلیل پیگیری آنها درمورد این مسئله می‎‎باشد.
بروز هارمونیک در سیستم‎های برق اولین پیامد عناصر غیرخطی در شبکه است. به‎‎‎خاطر گسترش فزاینده استفاده از عناصر غیرخطی در سیستم‎‎های برق، مانند راه‎‎اندازها (درایورهای تنظیم سرعت) و مبدل‎‎های الکترونیکی قدرت، مقدار هارمونیک شکل موج جریان و ولتاژ به‎‎‎طور چشمگیری افزایش یافته است و بنابراین اهمیت موضوع کاملاً مشخص است.
بررسی مسائل هارمونیک‎‎ها منجر به تحقیقاتی گردید که نتایج آن نقطه‎‎نظرات متعددی درمورد کیفیت برق بود. به‎‎نظر برخی از محققین، اعوجاج هارمونیکی هنوز مهمترین مسئلـه کیفیت برق می‎‎باشد. مسائل هارمونیکی با بسیاری از قوانین معمولی طراحی سیستم‎های قدرت و عملکرد آن تحت فرکانس اصلی مغایر است. بنابراین مهندس برق با پدیده‎‎های ناآشنایی روبرو می‎‎شود که نیاز به ابزار پیچیده و تجهیزات پیشرفته برای حل مشکلات و تجزیه و تحلیل آنها دارد. گرچه تحلیل مسائل هارمونیکی می‎‎تواند دشوار باشد، ولی خوشبختانه همه سیستم قدرت دارای مشکل هارمونیکی نیست و فقط
درصد کمی از فیدرهای مربوط به سیستم‎های توزیع تحت‎‎تأثیر عوامل ناشی از هارمونیک‎‎ها قرار می‎‎گیرند. مشترکین برق در صورت وجود هارمونیک‎ها مشکلات زیادتری از شرکت‎های برق را تحمل می‎کنند. مشترکین صنعتی که از محرکه‎‎های موتور با قابلیت تنظیم سرعت، کوره‎‎های قوس الکتریکی، کوره‎‎های القایی، یکسوکننده‎‎ها ، اینورترها، دستگاه‎‎های جوش و نظایر آن استفاده می‎‎کنند، نسبت به مسائل ناشی از اعوجاج هارمونیکی ضربه‎‎پذیرتر از بقیه مشترکین می‎باشند.

اعوجاج هارمونیکی یک پدیده جدید در سیستم‎های قدرت به شمار نمی‎رود. نگرانی ناشی از اعوجاج در بسیاری از دوره‎ها درسیستم‎های قدرت الکتریکی جریان متناوب وجود داشته و دنبال شده است. جستجوی منابع و مطالب تکنیکی دهه‎های قبل نشان می‎دهد که مقالات مختلفی دررابطه با این موضوع انتشار یافته است. اولین منابع هارمونیکی شناخته‎‎شده، ترانسفورماتورها بودند و اولین مشکل نیز در سیستم‎های تلفن پدید آمد. استفاده گروهی از لامپ‎های قوس الکتریک به‎‎‎دلیل مؤلفه‎های هارمونیکی توجهات خاصی را برانگیخت ولی این مسائل به اندازه اهمیت مسئله مبدل‎های الکترونیک قدرت در سال‎های اخیر نبوده است.
خوشبختانه در طی این سال ها پژوهشگران متوجه شده اند که اگر سیستم انتقال به نحو مناسبی طراحی گردد، به‎‎نحوی که بتواند مقدار توان مورد نیاز بارها را به راحتی تأمین نماید، احتمال ایجاد مشکل ناشی از هارمونیک‎ها برای سیستم قدرت بسیار کم خواهدبود، گرچه این هارمونیک‎ها می‎توانند موجب مسائلی در سیستم‎های مخابراتی شوند. اغلب در سیستم‎های قدرت مشکلات زمانی بروز می‎کنند که خازن‎های موجود در سیستم باعث ایجاد تشدید دریک فرکانس هارمونیکی گردند. دراین شرایط اغتشاشات و اعوجاجات، بسیار بیش از مقادیر معمول می‎گردند. امکان ایجاد این مشکلات در مورد مراکز کوچک مصرف وجود دارد ولی شرایط بدتر در سیستم‎های صنعتی به‎دلیل درجه زیادی از تشدید رخ می‎دهد
وقتی تجهیزات بتوانند در سرعت کاهش‎‎یافته کار کنند چند گزینه قابل انتخاب است.

images

اینورتر /کنترل دور موتور سه فاز نقطه کنترل

چرا برای تغییر دور موتور سه فاز فقط نمیایم دامنه رو کم کنیم؟ برای چی فرکانس رو هم تغییر میدیم؟

دور موتور از طریق دو راه قابل کنترله
۱-تغییر فرکانس
۲-افزایش و کاهش تعداد قطبها در استاتور
تغییرات دامنه ولتاژ هیچ تاثیری در دور موتور ندارد

افزایش دامنه باعث افزایش دور نامی نخواهد شد
اینکه کاهش دامنه ولتاژ باعث کاهش دور میشه چیز مشخص ومعلومی هست
دلیلش هم افزایش لغزش روتور نسبت به میدان مغناطیسی استاتور هست.
درسته کنترل خوبی نسبت به روشهای استاندارد نداره باز هم یک روش محسوب میشه.
طبق رابطه ولتاژ القایی در هر کلاف برابر است با e=f*k*4.44*share obori *N
اگه eکم و زیاد کنیم همه مقادیر ثابت می باشد به غیر ازshare oboriکه همون فی است و آن نیز با جریان وابسته است
در نتیجه اگه eرا زیاد کنیم جریان زیاد شده و فی زیا می شود و به اشباع می رود و باعث گرم شدن موتور می گردد.
nهم که تعداد دور هر کلافk ضریب سیم پیچی است چون در موتورذ سیم ژیچی ها گسترده است یا اینکه توزیع شده ایست.
 دوتا سوال :
۱ – برای کم کردن سرعت موتور سه فاز باید دامنه ولتاژ استاتور کم و فرکانس کم؟ بشه یا دامنه کم و فرکانس زیاد؟چون من ماشین الکتریکی نخوندم و اشرافی به روابطشون ندارم!۲- این روش کنترل V/F چی هست؟ یا روش کنترل ولتاژ نبست به فرکانس؟

اینورتر ها از روش v/f برای  تغییر سرعت استفاده میکنند یعنی نسبت v به f باید ثابت باشه چون اگه فرکانس کم بشه راکتانس هم کم میشه و جریان زیادی کشیده میشه  که باعث آسیب سیم پیچ ها میشه برای جلوگبری از افزایش جریان v را هم کاهش میدهند  اما تا حدی میتوان v را کاهش داد که گشتاور از گشتاور بار کمتر نشه و موتور زیر بار نمونه که به این جالت میگن boost voltage

تمامی الکترو موتورهای قفسی را میتوان یک ترانس دوار فرض نمود و اینکه تمام روابط ترانس بر آنها حاکم است. زیرا روتور که دارای سیم هایی همانند قفس است که نقش سیم پیچ خروجی را در ترانس ایجاد کرده و باعث تولید میدان دوار نیز خواهد شد.
حال فرض کنید در یک ترانس ولتاژ ورودی را کم کنید چه اتفاقی می افتد؟ برای اینکه ترانس بتواند بار خروجی را بدهد مجبور است تا جریان خروجی خود را افزایش دهد. چرا ؟ چون توان در ترانس ثابت است . در عمل چنین اتفاقی نمی افتد(یعنی افزایش جریان نخواهیم داشت) و به جای آن ولتاژ کاهش پیدا می کند . با کاهش ولتاژ توان خروجی کاهش یافته و ترانس زیر بار می ماند.
حال در موتور اگر ولتاژ کم شود همانند فوق (با این تفاوت که موتور دارای یک گپ هوایی  بین پوسته استاتور و روتور می باشد و سازندگان اغلب در صدد این هستند که این گپ را به حداقل ممکن برسانند ، ضمنا غالب ضریب توان موتورها که پایین است نیز از همین گپ میباشد) ولتاژ خروجی بر روی هسته روتور کم شده و دور نیز در اندازه نامی خود نخواهد گردید. لذا  این افت  ولتاژ ، خود را به صورت مخالف بر روی ورودی خود که همان استاتور هست ، نشان داده و استاتور نیز گرم خواهد شد(دقت کنید که این گرم شدن ناشی از حالت ژنراتوری و گپ هوایی می باشد) و در ادامه موتور زیر بار می ماند.
حال اگر نسبت ولتاژ به فرکانس را رعایت کنیم چنین اتفاقی نمی افتد و موتور به حالت ژنراتوری نخواهد رفت و موتور به کار ادامه می دهد . حتی می توان با تزریق جریان مقدار گشتاور را نیز ثابت کرد.
مثال‎‎های ذیل نمونه‎‎هایی برای همه صنایع هستند
AC فرکانس متغیر (با تنظیم فرکانس)
وقتی پمپ‎‎های گریز از مرکز، فن‎‎ها و دمنده‎‎ها در سرعت ثابت کار می‎‎کنند و خروجی با استفاده از والوها و مسدود‎‎کننده‎‎ها کنترل می‎شود موتور صرفنظر از مقدار خروجی در نزدیکی بار کامل کار می‎‎کند که باعث می‎شود انرژی زیادی توسط این مسدودکننده‎‎ها و والوها تلف شود. اگر این تجهیزات بتوانند همواره در سرعت مورد نیاز کار کنند مقدار زیادی انرژی صرفه‎‎جویی می‎شود. درایوهای تنظیم سرعت باعث می‎شوند تجهیزات باتوجه به نیاز سیستم در حالت بهینه عمل کنند.
کنترلرهای AC تنظیم فرکانس (فرکانس متغییر) وسایل پیچیده‎‎ای بوده و گرانقیمت هستند. بااین‎‎حال می‎‎توانند به‎‎‎راحتی به‎ موتورهای القایی AC استاندارد اضافه شوند. با هزینه تجهیزات کمتر و هزینه‎‎های الکتریکی بیشتر (با کاهش هزینه تجهیزات و افزایش هزینه‎‎های الکتریکی) کاربرد این وسایل در اغلب موارد اقتصادی می‎شود. بسیاری از انواع پمپ‎‎ها، فن‎‎ها، میکسچرها، نقاله‎‎ها، خشک‎‎کننده‎‎ها، خردکننده‎‎ها (سنگ‎‎شکن‎‎ها) آسیاب‎‎ها، صافی‎‎ها و برخی انواع کمپرسورها، دمنده‎‎ها و همزن‎‎ها در سرعت‎‎های مختلف با وسایل تنظیم سرعت کار می‎‎کنند.
تجهیزات مجهز به‎ تنظیم سرعت کمنراز نصف تجهیزات مجهز به‎ مسدودکننده انرژی مصرف می‎‎کنند.
در عمل باید برای محاسبه دقیق صرفه‎‎جویی حاصل براساس کیلووات بازده موتور هم درنظر گرفته شود. بازده موتور تا زیر۵۰درصد ظرفیت نامی افت می‎‎کند.
DC حالت جامد (نیمه‎‎هادی)
می‎‎توان با تنظیم سرعت با استفاده از درایوهای DC صرفه‎‎جویی‎‎های مشابهی را انجام داد. هزینه اولیه نسبت‎‎به‎ درایوهای AC تنظیم فرکانس بیشتر است به‎‎‎خصوص وقتی مستقیماً بتوان از کنترلرهای الکتریکی در موتور AC استفاده کرد. تعمیر و نگهداری کموتاتور و زغال نیز هزینه زیادی در درایوهای DC دربردارد. همچنین سیستم‎‎های DC نسبت‎‎به‎ هوای خورنده و کثیف (مملو از ذرات) که در یک محیط صنعتی معمول است حساس‎‎ترند.
بنابراین درایوهای AC معمولاً ترجیح داده می‎شوند مگر در مواردی که شرایط عملیاتی برخی از مشخصه‎‎های سیستم‎‎های DC از قبیل تنظیم سرعت خیلی دقیق، معکوس کردن سریع جهت، یا گشتاور ثابت در رنج سرعت نامی مورد نیاز باشد.از این درایوها در ماشین‎‎های حدیده ((drawing machins، پوشش‎‎دهنده‎‎ها (لعاب‎‎دهنده‎‎ها coaters) ماشین‎‎های تورق (laminators)، دستگاه‎‎های سیم‎‎پیچی (winders) و سایر تجهیزات استفاده می‎شود.
سایر تکنیک‎‎های تغییر سرعت موتور عبارت است از درایوهای لغزش (slip) الکترومکانیکی، درایوهای سیال. و موتورهای القایی (موتورهای با روتور سیم‎‎پیچی‎‎شده). این درایوها با تغییر درجه لغزش بین درایو و عنصر درحال حرکت سرعت را کنترل می‎‎کنند. چون قسمتی از انرژی مکانیکی که تبدیل به‎ بار نمی‎‎شود به‎ حرارت تبدیل می‎گردد این درایوها دارای بازده کمی بوده و معمولاً به‎‎‎خاطر مشخصه‎‎های خود در کاربردهای خاصی به‎‎‎کار برده می‎‎شوند. مثلاً ممکن است از درایوهای سیال در سنگ‎‎شکن‎‎ها (خردکننده‎‎ها) استفاده شوند چون دارای ظرفیت توان بالا، انتقال گشتاور آسان، توانایی مقاومت دربرابر بارهای شوک، قابلیت مقاومت در سیکل‎‎های سکون (ازکارافتادگی)، ماهیت ایمنی آن و قابلیت تحمل هوای ساینده را دارند.
چون درایوهای AC و DC سرعت چرخنده اصلی را تغییر می‎‎دهند برای صرفه‎‎جویی در انرژی ترجیح داده می‎‎شوند.
درایوهای تنظیم سرعت مکانیکی ساده‎‎ترین و ارزانترین وسایل تغییر سرعت هستند. این نوع چرخ‎‎های قابل تنظیم می‎‎توانند در امتداد محور باز و بسته شوند و درنتیجه میزان تماس چرخ را با تسمه تنظیم کنند.
مزیت عمده درایوهای مکانیکی سادگی آنها ، سهولت تعمیر و نگهداری و هزینه پایین آنها است. یک سرویس تعمیر و نگهداری درحد متوسط و کنترل سرعت با دقت کم (معمولاً ۵درصد) از خصوصیات این درایوها است.
درایوهای تسمه‎‎ای برای گشتاورهای کم تا متوسط (۱۰۰اسب‎‎بخار) در دسترس هستند. بازده درایوهای تسمه‎‎ای ۹۵ درصد است و نسبت کاهش سرعت تا ۱۰به‎ ۱ می‎‎رسد.از درایوهای زنجیری فلزی در گشتاور زیاد استفاده می‎شود. این درایوها مشابه درایوهای تسمه‎‎ای هستند فقط به‎‎‎جای تسمه‎‎های لاستیکی از تسمه‎‎های فلزی استفاده شده است.
وقتی فقط با یک کاهش سرعت به‎ نتیجه رضایت‎‎بخش برسیم گزینه ارزانتری را می‎‎توانیم انتخاب کنیم. اگرچه سرعت‎‎های متغییر این مزیت را دارند که در وضعیت‎‎های مختلف می‎‎توان سرعت بهینه را به‎‎‎کار برد، در مواقعی که رنج تغییر سرعت محدود است و زمانی که موتور باید در سرعت پایین‎‎تری کار کند نسبت‎‎به‎ زمان کل کار موتور کم است احتمالاً یک کاهنده تک‎‎سرعته ازنظر هزینه و اثربخشی به‎‎‎صرفه‎‎تر است.
درایوهای تسمه‎‎ای: در این درایوها یک (یک‎‎بار) کاهش سرعت با کمترین هزینه همراه است چون به‎‎‎راحتی می‎‎توان چرخ‎‎ها را عوض کرد. ازآنجاکه با نصب دوباره چرخ‎‎های قدیمی براحتی می‎‎توان تغییرات را بازگرداند از این روش وقتی استفاده می‎شود که کاهش خروجی برای یک دوره معین موردنیاز است. مثلاً وقتی سطح تولید برای یک زمان نامشخص کاهش یافته ولی ممکن است در آینده نیاز باشد که به‎ ظرفیت اولیه برگردیمکاهش دور توسط چرخ‎‎دنده: حالت‎‎های مشابه‎‎ای را توسط تغییر چرخ‎‎دنده می‎‎توان به‎‎‎کار برد.
تعویض موتور: درمواردی که یک بار کاهش سرعت موردنیاز است یک موتور با سرعت کم‎‎تر را نیز می‎‎توان جایگزین‎‎نمود.
موتور دوسرعته یک راه‎‎حل اقتصادی میانه درمقایسه با استفاده از‎ درایوهای چندسرعته و سرعت ثابت است.
همانطورکه در مثال‎‎های قبلی بیان شد چون توان مصرفی با مکعب (توان سوم) سرعت متناسب است، صرفه‎‎جویی در انرژی اهمیت زیادی دارد. درعمل یک افزایش جزئی به‎‎‎خاطر تلفات اصطکاک رخ می‎‎دهد. از این روش و استفاده از روش‎‎های کنترلی دیگر می‎‎توان خروجی را در یک رنج محدود کنترل کرد.
دوسرعت را می‎‎توان از یک سیم‎‎پیچ به‎‎‎دست آورد ولی سرعت پایینی باید نصف سرعت بالایی باشد. مثلاً سرعت‎‎های موتور به‎ این شکل است ۹۰۰/۱۸۰۰ ، ۶۰۰/۱۲۰۰ ، ۱۸۰۰/۳۶۰۰ وقتی به نسبت‎‎های دیگری از سرعت نیاز است استفاده از یک استاتور دو سیم‎‎پیچه ضروری است. از موتورهای قفسی چندسرعته (multispeed squirrel cage motors) نیز که دارای سه یا چهار سرعت همزمان هستند می‎‎توان استفاده نمود.
قیمت موتورهای دوسرعته تقریباً دو برابر موتورهای تک‎‎سرعته است. اگر یک موتور بتواند در دوره‎‎های زمانی محسوسی با سرعت کم‎‎تر کار کند صرفه‎‎جویی حاصله سرمایه‎‎گذاری اضافی را توجیه می‎‎کند. در موتورهای چندسرعته استارترهای گرانقیمتی موردنیاز است چون اندازه محافظ‎‎های اضافه‎‎بار در سرعت‎‎های مختلف متفاوت است
درایو یا کنورتور فرکانس و یا کنترلکننده دور موتور برای تنظیم دور الکتروموتورهای AC (موتورهای سه فاز ) استفادهمیگردد. درایوها قادرند دور موتور را از صفر تا چندین برابر دور نامی موتور و بطورپیوسته تغییر دهند.
تنظیم دور در الکتروموتورها علاوه بر منعطف نمودن پروسههای صنعتی ، در کاربردهای زیادی منجر به صرفه جوئی انرژی هم میگردد. علاوه بر آندرایوها جریان راه اندازی کشیده شده از شبکه را به میزان زیادی کاهش میدهند. بطوریکه این جریان خیلی کمتر از جریان اسمی موتور است.
درایوها میتوانندموتور را بطور نرم و کاملا کنترل شده استارت و استپ نمایند. زمان استارت و استپ رامیتوان بدقت تنظیم نمود. این زمانها میتوانند کسری از ثانیه و یا صدها دقیقه باشد. توانائی درایو در استارت و استپ نرم موجب کاهش قابل ملاحظه تنشهای مکانیکی درکوپلینگها و سایر ادوات دوار میگرد
درایوهای مدرن امروزی بر اساس تکنولوژی مدولار ساخته میشوند. این امر هم درقسمتهای سخت افزاری و هم در قسمتهای نرم افزاری درایو رعایت میشود. ساختار مدولارقابلیت بر آورده سازی بسیاری از نیازهای مشتری را دارد. اغلب این درایوها ازتکنولوژی کنترل برداری بهره میگیرند. این روش کنترل امکان کنترل موتور را با دقت ودینامیک زیاد فراهم میاورد. بطوریکه این درایوها اینک قادرند درست نظیر درایوهای DC رفتار نمایند. آنها را میتوان در کاربردهای کنترل سرعت و یا کنترل گشتاور بسهولتمورد استفاده قرارداد. بطوریکه سادگی و استحکام موتورهای القائی درکنار ایندرایوها مجموعه ای مطمئن و کارا از آنها میسازد . هر چند که این درایوها ازتکنولوژی الکترونیک قدرت پیچیده استفاده میکنند اما بدلیل استاتیک بودنشان هزینههای نگهداشت زیادی به صنعت تحمیل نمی کنند.
درایوهای مدرن قادرند بطور اتوماتیک فلو ی مغناطیسی در موتور را در سطح بهینه اننگهدارند. این ویژگی در جاهائی که بار موتور کم است منجر به صرفه جوئی انرژی خواهدشد.
درایوهای مدرن امروزه در کاربردهای فیدبک و سرو نیز بسهولت بکار گرفته میشوند. ساختار مدولار آنها بگونه ای است که میتوان متناسب با کاربرد از کارتهای اختیاریاستفاده نمود. این کارتها امکان تطبیق درایو با کاربرد مشتری را فراهم می آورند. درکنار این مقدورات سخت افزاری باید به برنامه های نرم افزاری متعددی نیز اشاره نمود،که معمولات توسط سازندگان درایو برای نیازهای مختلف صنعتی ارائه میشود. استفاده ازاین برنامه های کاربردی بسیار ساده بوده و کاربر میتواند برنامه دلخواه خود راانتخاب و در داخل درایو قراردهد. درایوهای امروزی میتوانند بسیاری از فیلد باسهایموجود را پشتیبانی کنند. امروزه پروفی باس به عنوان یک فیلدباس باز( Open ) ، دربسیاری از کاربردهای صنعتی متداول شده است. سازندگان درایو با استفاده از پروفایل Profi Drive بسهولت سازگاری خود را با پروفی باس برقرار میسازند.
درایوها علاوه بر ماموریتهای اصلی خود قابلیتهای بیشمار دیگری نیز دارند که ازجمله میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
• حفاظت کامل الکتروموتور در مقابل اضافه جریان و نوسانات ولتاژ
• انعطاف پذیری در کنترل پروسه
• سازگاری با نیازهای کاربردی موتور
سیستم نرم افزاری درایوهای ساخت شرکت Vacon از دو لایه تشکیل شده است. لایه اولنرم افزار سیستم و لایه دوم جهت توسعه نرم افزارهای کاربردی کاربر اختصاص یافتهاست. با کمک این لایه کاربر میتواند با کمک ابزار گرافیکی و با استفاده از زبانهایرایج برنامه نویسی برنامه های کاربردی خود را توسعه دهد. وکن تنها به همین اکتفانکرده و با آماده نمودن صدها برنامه کاربردی به کاربر کمک میکند بسهولت برنامهکاربردی مورد نظر را در درایو نصب نموده و از آنها استفاده نماید. بعنوان نمونهمیتوان به نرم افزارهای کاربردی زیر اشاره نمود:
VACON مصداقی از درایوهای مدرن
کنترل کننده های دور موتور ساخت شرکت وکن نمونه کاملی از درایوهای مدرن امروزیاست. درایوهای وکن دارای ساختاری کاملا مدولار بوده و به کاربر اجازه میدهد بااستفاده از نرم افزار قدرتمند داخلی، که بر اساس استاندارد IEC 611131-3کار میکند، برنامه های خود را توسعه دهد. بدین ترتیب این درایو قادر است در کاربردهای زیادینقش یک PLC را نیز بازی کرده و به کاربر اجازه میدهد بسهولت برای کاربردهای خود راهحل ارائه دهد. علاوه بر این قابلیت، شرکت وکن در اقدامی بی سابقه با طراحی و توسعهصدها برنامه کاربردی مختلف برای کاربردهای صنعتی، بهره برداری ار درایوهای خود راکاملا منعطف نموده است. اینها بخشی از ویژگیهای منحصر بفردی است که درایوهای وکنرا تبدیل به نمادی از درایو حرفه ای برای هزاره جدید نموده است. توصیه میکنیم برای آشنائی بیشتر با این درایوهای قدرتمند با شرکت پرتو صنعت تماس بگیرید.
هر چند که درایوها مزایای زیادی دراند ولی در انتخاب و بکارگیری آنها باید دقتکافی به عمل آید. خصوصا اگر درایوهای مورد بحث توانهای بالائی داشته و تولیدکارخانه به عملکرد آنها کاملا مرتبط باشد. در واقع تحقیقات نشان داده است که نگرانیاز ضریب اطمینان درایو بعنوان یکی از موانع اصلی در عدم رغبت صنایع به استفاده ازآنها در صرفه جوئی انرژی میباشد .
درایوهای ولتاژ متوسط (Medium Voltage Drives) از تکنولوژی ساخت پیچیده ایبرخوردارند. اینها معمولا ترکیبی از الکترونیک قدرت، کنترل، میکروکامپیوترها،ترانسفورماتورها و فیلترها میباشند. پر واضح است که ارزیابی این اجزا و انتخابدرایو نهائی امری دشوار و نیازمند زمان و بسیج کارشناسان متخصص خواهد بود. با اینحال چهارچوب ساده زیر میتواند خریداران درایو را در ارزیابی و انتخاب درایو موردنظرشان یاری دهد. در این چهارچوب پیچیدگیهای داخلی درایو مورد توجه قرار نمیگیرد. بلکه سعی میشود از آثار جانبی درایو عملکرد آن مورد ارزیابی قرارگیرد.

کنترل دور(اینورتر)  موتورAC

اینورترهای منبع ولتاژ ،برای تنظیم سرعت موتورهای سه فاز قفس سنجابی به وسیله تغییر ولتاژ و فرکانس به کار برده می شوند و ساختار آن شامل یکسو ساز ورودی، لینک dcو مبدل خروجی می باشد. این درایوها برای موتورهای ولتاژ پایین و متوسط در دسترس می باشند.

در شکل ذیل نقشه مدار یک اینورتر منبع ولتاژ(Voltage Source Inverter-VSI)که یک موتور سه فاز القایی را کنترل میکند، نمایش داده شده است. اینورتر سه فاز به صورت خود تحریک (self-commutating)عمل می نماید و خروجی آن به سه فاز استاتور موتور به شکل اتصال ستاره متصل می گردد.

VSIمی تواند به عنوان اینورتر موج پله ای یا مدولاسیون عرض پالس(PWM)عمل نماید. وقتی به عنوان اینورتر موج پله ای عمل می کند ،همانگونه که در شکل ۲ نمایش داده شده است ، ترانزیستورها به ترتیب شماره روی آنها و با تفاوت زمانی T/6سوییچ می کنند و هر ترانزیستور به مدت T/2روشن می ماند. در اینجا Tپریود زمانی برای یک سیکل می باشد.

شکل موج خط ولتاژ خروجی در شکل ۳ نمایش داده شده است. فرکانس عملکرد اینورتر با تغییرات Tو ولتاژ خروجی با تغییرات ولتاژ dcورودی تغییر می کند.

بلوک دیاگرام یک درایو VSIدر شکل ۴ نمایش داده شده است. هنگامیکه تغذیه ورودی dcاست ،تغییرات ولتاژ dcورودی از اتصال یک chopperبین تغذیه dcو اینورتر ،همانطور که در شکل ۴aنمایش داده شده بدست می آید. در مورد ولتاژ ورودی ac، تغییرات ولتاژ dcورودی از اتصال یک یکسو ساز کنترل شده بین تغذیه acو اینورتر ،همانطور که در شکل ۴bنمایش داده شده بدست می آید. لینک dcشامل یک خازن الکترولیت بزرگ Cو یک سلف Lمی باشد. این کار عملکرد اینورتر را مستقل از یکسوساز یا chopperمی نماید و باعث فیلتر شدن هارمونیکهای خروجی در ولتاژ لینک dcمی گردد. به طور کلی از MOSFETدر اینورترهای ولتاژ و توان پایین و از IGBTدر توانهای بالا استفاده می گردد.

اینورتر /کنترل دور موتور سه فاز

کاربرد های اینورتر

امروزه اینورترها در کاربردهای مختلف صنعتی و غیر صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد که در ذیل به برخی از آنها اشاره شده است:

–        صرفه جویی در مصرف انرژی

–        راه اندازی نرم

–        صنایع ماشین سازی

–        خطوط تولید

–        صنایع آب و فاضلاب

–        پمپ و فن

–        آسانسور و بالابر

–        و بسیاری دیگر

سوال در مورد روش های کنترل سرعت موتور های ac&dc
سلام من باید دوتا تحقیق خوب در مورد روش های کنترل سرعت موتور های ac&dc بنویسم ولی دستم بسته است لطفا کمک کنید!

دوست عزیز با توجه به اینکه خودتون هم قدرت می خوانید حتما خودتون استحضار دارید ولی من به طور کلی روش ها را با یه توضیح مختصر درج می کنم، ان شاءالله به دردت بخوره.
کنترل سرعت در موتور های AC :
به طور کلی کنترل سرعت در موتور های ac همواره با محدودیت مواجه بوده تا اینکه با آمدن کنترولر های الکترونیکی این محدودیت ها به نحو چشم گیری کاهش یافت، اما مشکل دیگر هزینه سنگین این کنترولر ها است.
۱-کنترول دور از طریق کنترل ولتاژ استاتور: ابتدایی و محدود ترین روش برای کنترل دور است، از آن جایی که گشتاور موتور های متناوب با مجذور ولتاژ نسبت مستقیم دارد با کم کردن ولتاژ ورودی گشتاور با نسبت مجذور کم میشود که این مسئله می تواند باعث عدم راه اندازی موتور یا به اصطلاح خوابیدن موتور زیر بار شود. نکته دوم در این باره اینکه در این روش فقط امکان کاهش دور موتور را داریم زیرا افزایش ولتاژ ورودی بیش از مقدار مجاز باعث آسیب رساندن به عایق های سیم بندی استاتور خواهد شد. براساس این مسائل کلا این روش مورد استفاده قرار نمی گیرد.
۲-کنترل دور از طریق کنترل فرکانس ورودی: از انجا که سرعت سنکرون با فرکانس رابطه مستقیم دارد می توان از این روش برای کنترل سرعت موتور های جریان متناوب استفاده کرد، این روش نسبت به روش ولتاژ محدوده کنترل بسیار وسیع تری دارد، اما مشکل این روش در آن است که دستگاه های الکترونیکی که قابلیت کنترل فرکانس را دارند معمولا شکل موج سینوسی ولتاژ را تغییر می دهند و از انجایی که موتور های ac به شکل موج سینوسی ولتاژ ورودی برای کار سیمیتریک یا متقارن از لحاظ مغناطیسی احتیاج دارند، زیاد روش کارامدی نیست.
۳- کنترل ولتاژ و فرکانس همزمان: در این روش با کنترل همزمان ولاتژ و فرکانس در دامنه گشتاور موتور نا همسانی بوجود نمی اورد و با نسبت قابل قبول در محدوده وسیع قادر به کنترل دور است.
۴-تغییر تعداد قطب های موتور: دو راه داریم:الف)سیم پیچی موتور به صورت سیم پیچ های جداگانه که هرکدام از سیم بندی ها برای یک سرعت است، از معایب این روش می توان به پایین بودن راندمان اشاره کرد برای کار فقط یکی از سیم پیچ ها قطب های لازم را به وجود می آورد و سیم پیچ دیگر به برق متصل نیست.
ب) روش دوم که فقط مختص موتور های سه فاز است روش سربندی یا اتصالات دالاندر است، در این روش موتور تنها یک سیم بندی در استاتور دارد و همین مسئله مشکل راندمان را حل کرده، و چیزی که در این روش فرق می کند طرز سربندی سیم پیچ ها است که دو حالت یکی برای سرعت زیاد که به ستاره دوبل و دیگری برای سرعت کم که به مثلث سری معروف است. از نکاتی که در باره این روش وجود دارد این است که سرعت کم و زیاد در این روش نسبت ۱/۲ دارند یعنی حتما سرعت زیاد دو برابر سرعت کم خواهد بود.

اما موتور های DC:
۱- کنترل ولتاژ آرمیچر: که این روش بر خلاف موتور های ac در محدوده ی وسیعی قابل اجراست، برای کنترل ولتاژ آرمیچر این موتور یک روش دیگری هم وجود دارد ،روش وارد لئونارد که البته قدیمی و پر هزینه است اما محدوده کنترل دور بسیار وسیعی در اختیار ما قرار می دهد، ، کدر این روش از یک مولد تحریک مستقل به عنوان منبع ولتاژ موتور dc ترجیحا تحریک مستقل استفاده میشود که موتور سه فازی نیز برای گرداندن محور مولد استفاده می شود در این حالت نه تنها می توان ولتاژ خرجی مولد را از طریق جریان تحریک آن تغییر داد بلکه می توان از طریق تحریک خود موتور نیز دور آن را در محدوده وسیعی کنترل نمود.
۲-کنترل شار مغناطیسی: که از طریق کنترل جریان تحریک سیم بندب قطب های موتور امان پذیر است می توان سرعت دوران محور موتور را کنترل کرد، از نکات بسیار مهمی که در این باره باید ذکر نمود نسبت عکس شار مغناطیسی با سرعت است که در صورت کم کردن فوران باید توجه نمود که سرعت موتور افزایش پیدا می کند و این افزایش مشکلات و محدودیت های کموتاسیونی ایجاد می کند.
۳-کنترل مقاومت آرمیچر: ;که زیاد کاربردی نیست.
البته برای تمام توضیحات بالا توجیح فرمولی وجود دارد که به دلیل سختی پیدا کردن آیتم هایی مثل اومگا و … بی خیال شدم…

در موتور های ac، اینوتور همان دستگاه کنترل ولتاژ و فرکانس همزمان است.
اما درباره pwm یا مدولاسیون پهنای پالس ها، اساس کار بر طبق میانگین ولتاژی است که مدار درایور برای موتور می فرستد، در واقع هرچه فرکانس کار دستگاه بالاتر است میانگین ولتاژ بالا تر و سرعت موتور هم بالا میرود و هرچه فرکانس پایین تر ، سرعت هم پایین تر میرود. در حقیقت این روش همان کنترل ولتاژ ورودی از روشی جدیدتر است. البته ممکنه در بعضی کتاب ها روش pwm تحت عنوان روشی مجزا هم در نظر گرفته بشه.
خوب در مورد روش های عملی من هم مثل شما دانشجو هستم و هنوز وارد صنعت نشدم، اما این روزا دیگه خیلی به ندرت از ماشین های dc در صنعت استفاده میشه دلیلشم پر هزینه بودن و سختی تعمیر و نگهداریشه و اما در بعضی کارخانه جات قدیمی شاید چندتایی پیدا بشه که معمولا هم از طریق قرار دادن مقاومت های متغیر در مسیر تحریک یا ولتاژ ورودی کنترل سرعت انجام میدن. البته مسئله مهم دیگه هم اینه که کلا کنترل سرعت بستگی به کاربرد موتور هم داره، مثلا یه جا طرف براش مهمه که این موتور حتما باید در دقیقه ۱۰۰ دور بزنه خوب اینجا مسلما میره دنبال روش های دقیق تر و امروزی تر اما یه جا فقط کم شدن یا زیاد شدن مهمه… برای همین نمیشه گفت که حتما از این روش استفاده می کنند.

سایت نقطه کنترل نظر شما عزیزان را به تماشای ویدیو های در همین ضمینه دعوت مینماید.

۶ دیدگاه‌ها
  1. Reply
    سوراری ۱۳۹۵-۱۱-۱۷ at ۱۹:۲۴

    عالی بود ممنون از آموزش برق صنعتی تون

    • Reply
      نقطه کنترل ۱۳۹۵-۱۱-۱۸ at ۰۳:۴۳

      سلام.
      ازحسن نظر جنابعالی ممنونیم.
      امیدواریم که ازنظرات سازنده شما در این سایت استفاده ببریم.لطفا این سایت را به دوستان خود معرفی نمایید.باتشکر.

  2. Reply
    sadegh ۱۳۹۶-۰۶-۲۴ at ۰۵:۵۰

    سلام ممنون از شما ,
    یه الکترو موتور سه فاز 7.5 اسب با گیر بکس 31 دور در دقیقه دارم که میخواستم بدونم اگر بخوام دور موتور رو کنترول کنم به چه تجهیزاتی نیاز دارم
    با تشکر

    • Reply
      نقطه کنترل ۱۳۹۶-۰۶-۲۷ at ۱۱:۵۵

      سلام.
      یک درایو فرکانس متغیر (VFD) که، درایو با فرکانس قابل تنظیم، درایو اینورتر، درایو میکرو و درایو دور متغیر نیز شناخته می شود در واقع یک نوع درایو با سرعت قابل تنظیم است که با تغییر فرکانس و ولتاژ ورودی به موتورهای AC سرعت و گشتاور این موتورها را کنترل می کنند.

      VFDs در بخش های کاربردی مختلف اعم از لوازم خانگی کوچک تا بزرگترین درایوهای آسیاب معدن و کمپرسورهای صنعتی استفاده می شود. با این حال، تنها حدود ۲۵ درصد از انرژی الکتریکی مورد استفاده در جهان از این تکنولوژی استفاده می کنند که با توجه به وضعیت انرژی های فسیلی در آینده مطمئنا نیاز بیشتری برای استفاده از این تجهیزات احساس خواهد شد.

      همچنین با افزايش كاربرد موتورهاي القايي در صنعت بحث كنترل اين موتورها اهميت ويژه اي پيدا كرده است. درايو VFD يك سيستم براي كنترل كردن سرعت يك موتور AC با كنترل كردن فركانس تغذيه اعمال شده به موتور الكتريكي است.

      VFD به نام هاي AFD يا VSD نيز خوانده مي‌ شود. همچنين به مدارهاي اينورتري كه داراي فركانس و ولتاژ خروجي قابل تغيير باشند درايو الكتريكي گفته مي ‌شود.

  3. Reply
    بهرام ۱۳۹۷-۰۳-۲۸ at ۰۲:۱۸

    سلام وقت بخیر یه سوال برام پیش اومده که چرا در اینورتر ها برای ترمز مغناطیسی فرمان کنتاکتور باید از رله داده بشه در واقع نقش کنتاکتور چیه

    • Reply
      علیرضا معظمی ۱۳۹۷-۰۳-۳۰ at ۰۷:۳۰

      سلام لطفا فرم تماس باکارشناسی را تکمیل نمایید وجواب خود را بصورت کامل دریافت کنید.
      باتشکر از تماس شما

ارسال دیدگاه

ایجاد حساب کاربری
نام و نام خانوادگی (اجباری)
شماره موبایل (اجباری)
تخصص
شهر
بازیابی رمز عبور