तीन चरण मोटर नियंत्रण, मोटर गति नियंत्रण के तरीके

अतुल्यकालिक मोटर्स का नियंत्रण या तो पैरामीट्रिक हो सकता है, अर्थात मशीन सर्किट के मापदंडों को बदलकर या एक अलग कनवर्टर द्वारा।

पैरामीट्रिक नियंत्रण

क्रिटिकल स्लिप स्टेटर सर्किट के सक्रिय प्रतिरोध पर कमजोर रूप से निर्भर करती है। जब स्टेटर सर्किट में अतिरिक्त प्रतिरोध पेश किया जाता है, तो मान थोड़ा कम हो जाता है। अधिकतम टॉर्क को काफी कम किया जा सकता है। नतीजतन, यांत्रिक विशेषता अंजीर में दिखाया गया रूप लेगी। 1.

चावल। 1. प्राथमिक और माध्यमिक सर्किट के मापदंडों को बदलते समय एक अतुल्यकालिक मोटर की यांत्रिक विशेषताएं: 1 - प्राकृतिक, 2 और 3 - स्टेटर सर्किट में अतिरिक्त सक्रिय और आगमनात्मक प्रतिरोध की शुरूआत के साथ

मोटर की प्राकृतिक विशेषताओं के साथ इसकी तुलना करते हुए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि स्टेटर सर्किट में अतिरिक्त प्रतिरोध की शुरूआत का गति पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। निरंतर स्थिर टोक़ पर, गति थोड़ी कम हो जाएगी।इसलिए, यह दर नियंत्रण विधि अक्षम है और इस सरलतम संस्करण में इसका उपयोग नहीं किया जाता है।

स्टेटर सर्किट में आगमनात्मक प्रतिरोध का परिचय भी अप्रभावी है। क्रिटिकल स्लिप भी थोड़ी कम हो जाएगी, और ड्रैग में वृद्धि के कारण इंजन टॉर्क काफी कम हो जाता है। इसी यांत्रिक विशेषता को उसी अंजीर में दिखाया गया है। 1.

स्टेटर सर्किट में कभी-कभी एक अतिरिक्त प्रतिरोध पेश किया जाता है घुसपैठ धाराओं को सीमित करने के लिए... इस मामले में, चोक आमतौर पर अतिरिक्त आगमनात्मक प्रतिरोध के रूप में उपयोग किया जाता है, और थायरिस्टर्स सक्रिय लोगों के रूप में उपयोग किए जाते हैं (चित्र 2)।

चावल। 2. स्टेटर सर्किट में थायरिस्टर्स सहित

हालांकि, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि यह न केवल महत्वपूर्ण को कम करता है, बल्कि यह भी मोटर स्टार्टिंग टॉर्क (सी = 1 में), जिसका अर्थ है कि इन शर्तों के तहत शुरू करना केवल एक छोटे स्थिर क्षण के साथ ही संभव है। रोटर सर्किट में अतिरिक्त प्रतिरोध की शुरूआत, ज़ाहिर है, घाव-रोटर मोटर के लिए ही संभव है।

रोटर सर्किट में अतिरिक्त आगमनात्मक प्रतिरोध का मोटर की गति पर उतना ही प्रभाव पड़ता है जितना कि स्टेटर सर्किट में पेश किए जाने पर।

व्यवहार में, रोटर सर्किट में आगमनात्मक प्रतिरोध का उपयोग इस तथ्य के कारण बेहद कठिन है कि इसे एक चर आवृत्ति पर संचालित होना चाहिए - 50 हर्ट्ज से लेकर कई हर्ट्ज और कभी-कभी हर्ट्ज़ के अंश। ऐसी परिस्थितियों में चोक बनाना बहुत मुश्किल है।

कम आवृत्ति पर, प्रारंभ करनेवाला का सक्रिय प्रतिरोध मुख्य रूप से प्रभावित करेगा। उपरोक्त विचारों के आधार पर, गति नियंत्रण के लिए रोटर सर्किट में आगमनात्मक प्रतिरोध का उपयोग कभी नहीं किया जाता है।

पैरामीट्रिक गति नियंत्रण का सबसे प्रभावी तरीका रोटर सर्किट में अतिरिक्त सक्रिय प्रतिरोध पेश करना है। यह हमें लगातार अधिकतम टॉर्क के साथ विशेषताओं का एक परिवार देता है। इन विशेषताओं का उपयोग वर्तमान को सीमित करने और निरंतर टोक़ बनाए रखने के लिए किया जाता है, और इसका उपयोग गति को नियंत्रित करने के लिए भी किया जा सकता है।

अंजीर में। 3 दिखाता है कि कैसे r2 को बदलकर, यानी इनपुट रेक्स, कुछ स्थिर क्षण में गति को एक विस्तृत श्रृंखला में बदलना संभव है - नाममात्र से शून्य तक। व्यवहार में, हालांकि, गति को केवल स्थिर क्षण के पर्याप्त बड़े मूल्यों के लिए समायोजित करना संभव है।

चावल। 3. रोटर सर्किट में अतिरिक्त प्रतिरोध की शुरूआत के साथ एक अतुल्यकालिक मोटर की यांत्रिक विशेषताएं

निकट-निष्क्रिय मोड में (मो) के कम मूल्यों पर, गति नियंत्रण सीमा बहुत कम हो जाती है और गति को सराहनीय रूप से कम करने के लिए बहुत बड़े अतिरिक्त प्रतिरोधों को पेश करना होगा।

यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि कम गति पर और उच्च स्थिर टोक़ के साथ काम करते समय, गति स्थिरता अपर्याप्त होगी, क्योंकि विशेषताओं की उच्च स्थिरता के कारण, टोक़ में मामूली उतार-चढ़ाव गति में महत्वपूर्ण परिवर्तन का कारण होगा।

कभी-कभी, रिओस्टेट वर्गों को लगातार हटाने के बिना मोटर का त्वरण प्रदान करने के लिए, एक रिओस्टेट और एक आगमनात्मक कॉइल रोटर रिंग्स (चित्र 4) के समानांतर जुड़े होते हैं।

चावल। 4. अतुल्यकालिक मोटर के रोटर सर्किट में अतिरिक्त सक्रिय और आगमनात्मक प्रतिरोध का समानांतर कनेक्शन

शुरू करने के प्रारंभिक क्षण में, जब रोटर में करंट की आवृत्ति अधिक होती है, तो करंट को मुख्य रूप से रिओस्टेट के माध्यम से बंद कर दिया जाता है, अर्थात।एक बड़े प्रतिरोध के माध्यम से जो एक पर्याप्त उच्च शुरुआती टोक़ प्रदान करता है। जैसे-जैसे आवृत्ति घटती है, आगमनात्मक प्रतिरोध घटता जाता है और धारा भी अधिष्ठापन के माध्यम से बंद होने लगती है।

जब ऑपरेटिंग गति तक पहुँच जाती है, जब पर्ची छोटी होती है, तो मुख्य रूप से प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से प्रवाह होता है, जिसका प्रतिरोध कम आवृत्ति पर घुमावदार रेव के विद्युत प्रतिरोध द्वारा निर्धारित किया जाता है। इस प्रकार, स्टार्ट-अप पर, द्वितीयक सर्किट का बाहरी प्रतिरोध स्वचालित रूप से रोरोस्ट से रोरो में बदल जाता है, और त्वरण व्यावहारिक रूप से निरंतर टोक़ पर होता है।

पैरामीट्रिक नियंत्रण स्वाभाविक रूप से बड़े ऊर्जा नुकसान से जुड़ा है। पर्ची ऊर्जा, जो विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के रूप में स्टेटर से रोटर तक अंतराल के माध्यम से प्रेषित होती है और आमतौर पर माध्यमिक सर्किट के बड़े प्रतिरोध के साथ यांत्रिक में परिवर्तित हो जाती है, मुख्य रूप से इस प्रतिरोध को गर्म करने के लिए जाती है, और एस = 1 पर स्टेटर से रोटर में स्थानांतरित सभी ऊर्जा, द्वितीयक सर्किट (चित्र 5) के रिओस्टैट्स में खपत होगी।

चावल। 5. रोटर सर्किट में अतिरिक्त प्रतिरोध शुरू करके एक अतुल्यकालिक मोटर की गति को समायोजित करते समय द्वितीयक सर्किट में नुकसान: I - मोटर शाफ्ट को प्रेषित उपयोगी शक्ति का क्षेत्र, II - द्वितीयक सर्किट के प्रतिरोधों में नुकसान का क्षेत्र

इसलिए, काम करने वाली मशीन द्वारा की जाने वाली तकनीकी प्रक्रिया के दौरान पैरामीट्रिक नियंत्रण मुख्य रूप से अल्पकालिक गति में कमी के लिए उपयोग किया जाता है।केवल ऐसे मामलों में जहां गति विनियमन प्रक्रियाओं को काम करने वाली मशीन को शुरू करने और रोकने के साथ जोड़ा जाता है, उदाहरण के लिए प्रतिष्ठानों को उठाने में, रोटर सर्किट में अतिरिक्त प्रतिरोध की शुरूआत के साथ पैरामीट्रिक नियंत्रण गति नियंत्रण के मुख्य साधन के रूप में उपयोग किया जाता है।

स्टेटर पर लागू वोल्टेज को बदलकर गति विनियमन

वोल्टेज को बदलकर एक इंडक्शन मोटर की गति को समायोजित करते समय, यांत्रिक विशेषता का आकार अपरिवर्तित रहता है, और वोल्टेज के वर्ग के अनुपात में क्षण कम हो जाते हैं। विभिन्न तनावों पर यांत्रिक विशेषताओं को अंजीर में दिखाया गया है। 6. जैसा कि आप देख सकते हैं, पारंपरिक मोटरों का उपयोग करने के मामले में, गति नियंत्रण सीमा बहुत सीमित है।

चावल। 6… स्टेटर सर्किट में वोल्टेज को बदलकर एक इंडक्शन मोटर की गति का नियमन

हाई स्लिप मोटर के साथ थोड़ी व्यापक रेंज हासिल की जा सकती है। हालांकि, इस मामले में, यांत्रिक विशेषताएं खड़ी हैं (चित्र 7) और इंजन के स्थिर संचालन को केवल एक बंद प्रणाली के उपयोग से प्राप्त किया जा सकता है जो गति स्थिरीकरण प्रदान करता है।

जब स्थिर बल आघूर्ण बदलता है, तो नियंत्रण प्रणाली एक दिए गए गति स्तर को बनाए रखती है और एक यांत्रिक विशेषता से दूसरे में संक्रमण होता है। परिणामस्वरूप, धराशायी रेखाओं द्वारा दर्शाई गई विशेषताओं पर संचालन जारी रहता है।

चावल। 7. एक बंद प्रणाली में स्टेटर वोल्टेज को समायोजित करते समय यांत्रिक विशेषताएं

जब ड्राइव अतिभारित होता है, तो मोटर अधिकतम संभव वोल्टेज के अनुरूप सीमा विशेषता तक पहुंच जाता है जो कनवर्टर प्रदान करता है, और जैसे ही लोड बढ़ता है, इस विशेषता के अनुसार गति कम हो जाएगी। कम भार पर, यदि कनवर्टर वोल्टेज को शून्य तक कम नहीं कर सकता है, एसी विशेषता के अनुसार गति में वृद्धि होगी।

चुंबकीय एम्पलीफायर या थाइरिस्टर कन्वर्टर्स आमतौर पर वोल्टेज-नियंत्रित स्रोत के रूप में उपयोग किए जाते हैं। थाइरिस्टर कनवर्टर (चित्र 8) का उपयोग करने के मामले में, बाद वाला आमतौर पर पल्स मोड में काम करता है। इस मामले में, प्रेरण मोटर के स्टेटर टर्मिनलों पर एक निश्चित औसत वोल्टेज बनाए रखा जाता है, जो एक निश्चित गति सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है।

चावल। 8. प्रेरण मोटर के आवेग गति नियंत्रण की योजना

मोटर स्टेटर टर्मिनलों पर वोल्टेज को विनियमित करने के लिए अनुभागीय वाइंडिंग्स के साथ ट्रांसफार्मर या ऑटोट्रांसफॉर्मर का उपयोग करना संभव प्रतीत होता है। हालांकि, अलग-अलग ट्रांसफार्मर ब्लॉकों का उपयोग बहुत अधिक लागत के साथ जुड़ा हुआ है और विनियमन की आवश्यक गुणवत्ता प्रदान नहीं करता है, क्योंकि इस मामले में वोल्टेज का केवल एक चरणबद्ध परिवर्तन संभव है, और अनुभाग स्विचिंग डिवाइस को एक में पेश करना व्यावहारिक रूप से असंभव है स्वचालित प्रणाली। कभी-कभी शक्तिशाली मोटरों की घुसपैठ धाराओं को सीमित करने के लिए ऑटोट्रांसफॉर्मर्स का उपयोग किया जाता है।

स्टेटर वाइंडिंग सेक्शन को अलग-अलग संख्या में पोल ​​जोड़े में स्विच करके गति नियंत्रण

कई उत्पादन तंत्र हैं जो तकनीकी प्रक्रिया के दौरान अलग-अलग गति स्तरों पर काम करते हैं, जबकि सुचारू विनियमन की कोई आवश्यकता नहीं है, लेकिन असतत, चरणबद्ध, गति परिवर्तन के साथ ड्राइव करना पर्याप्त है। इस तरह के तंत्र में कुछ धातु और लकड़ी के काम करने वाली मशीनें, लिफ्ट आदि शामिल हैं।

सीमित संख्या में निश्चित घूर्णी गति प्राप्त की जा सकती है बहु-गति गिलहरी-पिंजरे मोटर्स, जिसमें स्टेटर वाइंडिंग एक अलग संख्या में पोल ​​जोड़े पर स्विच करता है। गिलहरी सेल मोटर की गिलहरी कोशिका स्वचालित रूप से ध्रुवों की संख्या को स्टेटर ध्रुवों की संख्या के बराबर बनाती है।

दो मोटर डिज़ाइनों का उपयोग किया जाता है: प्रत्येक स्टेटर स्लॉट में कई वाइंडिंग के साथ, और एक सिंगल वाइंडिंग के साथ जिसके अनुभागों को अलग-अलग संख्या में पोल ​​जोड़े बनाने के लिए स्विच किया जाता है।

कई स्वतंत्र स्टेटर वाइंडिंग्स वाली मल्टी-स्पीड मोटर्स तकनीकी और आर्थिक दृष्टि से सिंगल-वाइंडिंग मल्टी-स्पीड मोटर्स से नीच हैं। मल्टी-वाइंडिंग मोटर्स में, स्टेटर वाइंडिंग का उपयोग अक्षम रूप से किया जाता है, स्टेटर स्लॉट का भरना अपर्याप्त है, दक्षता और cosφ इष्टतम से नीचे हैं। इसलिए, मुख्य वितरण मल्टी-स्पीड सिंगल-वाइंडिंग मोटर्स से प्राप्त होता है, जिसमें विभिन्न प्रकार के पोल जोड़े पर वाइंडिंग को स्विच किया जाता है।

वर्गों को स्विच करते समय, स्टेटर बोर में एमडीएस वितरण बदल जाता है। नतीजतन, एमडीएस की घूर्णन गति भी बदलती है, और इसलिए चुंबकीय प्रवाह। सबसे आसान तरीका 1: 2 के अनुपात में ध्रुवों के जोड़े को बदलना है। इस मामले में, प्रत्येक चरण की वाइंडिंग दो खंडों के रूप में बनाई जाती है।किसी एक खंड में धारा की दिशा बदलने से आप ध्रुव जोड़े की संख्या को आधा कर सकते हैं।

मोटर के स्टेटर वाइंडिंग के सर्किट पर विचार करें, जिनमें से खंड आठ और चार ध्रुवों पर स्विच किए गए हैं। अंजीर में। 9 सादगी के लिए एकल-चरण वाइंडिंग दिखाता है। जब दो खंड श्रृंखला में जुड़े होते हैं, अर्थात, जब पहले खंड K1 का अंत दूसरे H2 की शुरुआत से जुड़ा होता है, तो हमें आठ ध्रुव मिलते हैं (चित्र 9, ए)।

यदि हम दूसरे खंड में धारा की दिशा को विपरीत दिशा में बदलते हैं, तो कुंडल द्वारा बनाए गए ध्रुवों की संख्या आधे से कम हो जाएगी और चार के बराबर होगी (चित्र 9, बी)। जम्पर को टर्मिनलों K1, H2 से टर्मिनलों K1, K2 पर स्थानांतरित करके दूसरे खंड में धारा की दिशा को बदला जा सकता है। इसके अलावा, चार ध्रुवों को समानांतर में अनुभागों को जोड़कर प्राप्त किया जा सकता है (चित्र 9, सी)।

चावल। 9. स्टेटर वाइंडिंग के वर्गों को अलग-अलग संख्या में पोल ​​जोड़े में स्विच करना

स्विच्ड स्टेटर वाइंडिंग्स के साथ दो-स्पीड मोटर की यांत्रिक विशेषताओं को अंजीर में दिखाया गया है। दस।

चावल। 10. अलग-अलग संख्या में पोल ​​जोड़े के स्टेटर वाइंडिंग को स्विच करते समय एक इंडक्शन मोटर की यांत्रिक विशेषताएं

स्कीम ए से स्कीम बी (छवि 9) पर स्विच करते समय, इंजन की निरंतर शक्ति दोनों गति स्तरों (छवि 10, ए) पर बनी रहती है। दूसरी शिफ्ट के विकल्प का उपयोग करते समय, इंजन समान टॉर्क विकसित कर सकता है। स्टेटर वाइंडिंग के वर्गों को स्विच करना संभव है, गति अनुपात न केवल 1: 2 प्रदान करता है, बल्कि अन्य भी। दो गति वाले इंजनों के अलावा, उद्योग तीन और चार गति वाले इंजनों का भी उत्पादन करता है।

तीन चरण मोटर्स की आवृत्ति नियंत्रण

जैसा कि ऊपर से निम्नानुसार है, प्रेरण मोटर का गति विनियमन अत्यंत कठिन है। विशेषताओं की पर्याप्त कठोरता बनाए रखते हुए एक विस्तृत श्रृंखला पर असीम रूप से परिवर्तनशील गति नियंत्रण केवल आंशिक नियंत्रण से ही संभव है। आपूर्ति प्रवाह की आवृत्ति और इसलिए चुंबकीय क्षेत्र के घूर्णन की गति को बदलकर, मोटर रोटर के घूर्णन की गति को समायोजित करना संभव है।

हालांकि, स्थापना में आवृत्ति को नियंत्रित करने के लिए, एक आवृत्ति कनवर्टर की आवश्यकता होती है, जो 50 हर्ट्ज के आपूर्ति नेटवर्क की एक निरंतर आवृत्ति वर्तमान को एक चर आवृत्ति वर्तमान में एक विस्तृत श्रृंखला में सुचारू रूप से परिवर्तित कर सकता है।

प्रारंभ में, इलेक्ट्रिक मशीनों पर कन्वर्टर्स का उपयोग करने का प्रयास किया गया था। हालाँकि, एक तुल्यकालिक जनरेटर से चर आवृत्ति धारा प्राप्त करने के लिए, इसके रोटर को चर गति से घुमाना आवश्यक है। इस मामले में, चल रहे इंजन की गति को विनियमित करने का कार्य उस इंजन को सौंपा जाता है जो रोटेशन में सिंक्रोनस जनरेटर को चलाता है।

कलेक्टर जनरेटर, जो रोटेशन की निरंतर गति पर चर आवृत्ति की धारा उत्पन्न कर सकता है, ने भी समस्या को हल करने की अनुमति नहीं दी, क्योंकि, सबसे पहले, इसे उत्तेजित करने के लिए चर आवृत्ति की एक धारा की आवश्यकता होती है, और दूसरी बात, सभी एसी कलेक्टर मशीनों की तरह , बड़ी कठिनाइयाँ उत्पन्न होती हैं, जिससे कलेक्टर का सामान्य रूपान्तरण सुनिश्चित होता है।

व्यवहार में, आवृत्ति नियंत्रण के आगमन के साथ विकसित होना शुरू हुआ अर्धचालक उपकरण... उसी समय, सर्वो सिस्टम और सर्वो ड्राइव में बिजली संयंत्रों और कार्यकारी मोटर्स दोनों को नियंत्रित करने के लिए आवृत्ति कन्वर्टर्स बनाना संभव हो गया।

एक आवृत्ति कनवर्टर को डिजाइन करने की जटिलता के साथ-साथ दो मात्राओं - आवृत्ति और वोल्टेज को एक साथ नियंत्रित करने की भी आवश्यकता है। जब गति कम करने के लिए आवृत्ति कम हो जाती है, तो ईएमएफ और ग्रिड वोल्टेज संतुलन केवल मोटर के चुंबकीय प्रवाह को बढ़ाकर ही बनाए रखा जा सकता है। इस मामले में, चुंबकीय सर्किट संतृप्त होगा और गैर-रेखीय कानून के अनुसार स्टेटर करंट तीव्रता से बढ़ेगा। नतीजतन, निरंतर वोल्टेज पर आवृत्ति नियंत्रण मोड में प्रेरण मोटर का संचालन असंभव है।

आवृत्ति को कम करके, चुंबकीय प्रवाह को अपरिवर्तित रखने के लिए, वोल्टेज स्तर को एक साथ कम करना आवश्यक है। इस प्रकार, आवृत्ति नियंत्रण में, दो नियंत्रण चैनलों का उपयोग किया जाना चाहिए: आवृत्ति और वोल्टेज।

चावल। 11. नियंत्रित आवृत्ति और निरंतर चुंबकीय प्रवाह के वोल्टेज के साथ आपूर्ति किए जाने पर प्रेरण मोटर की यांत्रिक विशेषताएं

फ़्रीक्वेंसी कंट्रोल सिस्टम आमतौर पर बंद लूप सिस्टम के रूप में बनाए जाते हैं और उनके बारे में अधिक जानकारी यहाँ दी गई है: एक अतुल्यकालिक मोटर की आवृत्ति विनियमन