इंडक्शन मोटर्स का स्केलर और वेक्टर नियंत्रण - क्या अंतर है?

अतुल्यकालिक इंजन - एक एसी मोटर जिसमें स्टेटर वाइंडिंग्स में धाराएँ एक घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाती हैं। यह चुंबकीय क्षेत्र रोटर वाइंडिंग में धाराओं को प्रेरित करता है और इन धाराओं पर कार्य करके रोटर को अपने साथ ले जाता है।

हालाँकि, रोटेटिंग रोटर में धाराओं को प्रेरित करने के लिए रोटेटिंग स्टेटर चुंबकीय क्षेत्र के लिए, इसके रोटेशन में रोटर को रोटेटिंग स्टेटर फ़ील्ड से थोड़ा पीछे होना चाहिए। इसलिए, एक इंडक्शन मोटर में, रोटर की गति हमेशा चुंबकीय क्षेत्र के रोटेशन की गति से थोड़ी कम होती है (जो मोटर को खिलाने वाली प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति से निर्धारित होती है)।

स्टेटर के घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र द्वारा रोटर का मंदी (रोटर फिसलन) जितना अधिक, उतना अधिक मोटर भार। रोटर के रोटेशन और स्टेटर के चुंबकीय क्षेत्र के बीच सिंक्रनाइज़ेशन की कमी इंडक्शन मोटर की एक विशेषता है, इसलिए इसका नाम है।

स्टेटर में घूमने वाला चुंबकीय क्षेत्र चरण-स्थानांतरित धाराओं के साथ आपूर्ति की गई वाइंडिंग्स द्वारा उत्पन्न होता है। इस उद्देश्य के लिए आमतौर पर तीन-चरण प्रत्यावर्ती धारा का उपयोग किया जाता है। सिंगल-फेज इंडक्शन मोटर्स भी हैं जहां वाइंडिंग्स में विभिन्न प्रतिक्रियाओं को शामिल करके वाइंडिंग में धाराओं के बीच चरण बदलाव बनाया जाता है।

रोटर के रोटेशन की कोणीय गति को विनियमित करने के लिए, साथ ही आधुनिक ब्रशलेस मोटर्स के शाफ्ट पर टोक़, इलेक्ट्रिक ड्राइव के वेक्टर या स्केलर नियंत्रण का उपयोग किया जाता है।

स्केलर नियंत्रण

यह सबसे आम था एक अदिश प्रेरण मोटर का नियंत्रण, जब, उदाहरण के लिए, एक पंखे या पंप की रोटेशन गति को नियंत्रित करने के लिए रोटर की निरंतर रोटेशन गति को बनाए रखने के लिए पर्याप्त है, इसके लिए प्रेशर सेंसर या स्पीड सेंसर से फीडबैक सिग्नल पर्याप्त है।

स्केलर नियंत्रण का सिद्धांत सरल है: आपूर्ति वोल्टेज का आयाम आवृत्ति का एक कार्य है, वोल्टेज से आवृत्ति अनुपात लगभग स्थिर है।

इस निर्भरता का विशिष्ट रूप शाफ्ट पर लोड से संबंधित है, लेकिन सिद्धांत समान रहता है: हम आवृत्ति बढ़ाते हैं, और दिए गए मोटर की लोड विशेषता के आधार पर वोल्टेज आनुपातिक रूप से बढ़ता है।

नतीजतन, रोटर और स्टेटर के बीच की खाई में चुंबकीय प्रवाह लगभग स्थिर रहता है। यदि वोल्टेज-से-आवृत्ति अनुपात मोटर के लिए रेटेड से विचलित होता है, तो मोटर या तो अति-उत्तेजित या कम-उत्तेजित होगी, जिसके परिणामस्वरूप मोटर हानि और प्रक्रिया खराब हो जाएगी।

इस प्रकार, स्केलर नियंत्रण आवृत्ति की परवाह किए बिना, ऑपरेटिंग फ़्रीक्वेंसी रेंज में लगभग निरंतर शाफ्ट टॉर्क प्राप्त करना संभव बनाता है, लेकिन कम क्रांतियों पर टॉर्क अभी भी कम हो जाता है (इसे रोकने के लिए, वोल्टेज-अनुपात को फ़्रीक्वेंसी में बढ़ाना आवश्यक है), इसलिए , प्रत्येक इंजन के लिए कड़ाई से परिभाषित ऑपरेटिंग स्केलर नियंत्रण सीमा होती है।

इसके अलावा, शाफ्ट-माउंटेड स्पीड सेंसर के बिना स्केलर स्पीड कंट्रोल सिस्टम बनाना असंभव है क्योंकि लोड आपूर्ति वोल्टेज आवृत्ति से वास्तविक रोटर गति के अंतराल को बहुत प्रभावित करता है। लेकिन स्केलर नियंत्रण के साथ गति संवेदक के साथ भी, टोक़ को उच्च सटीकता के साथ समायोजित करना संभव नहीं होगा (कम से कम आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं)।

यह स्केलर नियंत्रण का नुकसान है, जो इसके अनुप्रयोगों की सापेक्ष कमी की व्याख्या करता है, मुख्य रूप से पारंपरिक इंडक्शन मोटर्स तक सीमित है, जहां लोड पर स्लिप की निर्भरता महत्वपूर्ण नहीं है।

वेक्टर नियंत्रण

इन कमियों से छुटकारा पाने के लिए, 1971 में, सीमेंस इंजीनियरों ने मोटर के वेक्टर नियंत्रण का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया, जिसमें चुंबकीय प्रवाह के परिमाण पर प्रतिक्रिया के साथ नियंत्रण किया जाता है। पहले वेक्टर कंट्रोल सिस्टम में मोटरों में फ्लो सेंसर होते थे।

आज, इस पद्धति का दृष्टिकोण थोड़ा अलग है: मोटर का गणितीय मॉडल आपको वर्तमान चरण धाराओं (स्टेटर वाइंडिंग्स में आवृत्ति और धाराओं के मूल्यों से) के आधार पर रोटर गति और शाफ्ट पल की गणना करने की अनुमति देता है। .

यह अधिक प्रगतिशील दृष्टिकोण लोड के तहत शाफ्ट टोक़ और शाफ्ट गति दोनों के स्वतंत्र और लगभग जड़त्वीय नियंत्रण को सक्षम बनाता है, क्योंकि नियंत्रण प्रक्रिया धाराओं के चरणों को भी ध्यान में रखती है।

कुछ और सटीक वेक्टर कंट्रोल सिस्टम स्पीड फीडबैक लूप से लैस हैं, जबकि स्पीड सेंसर के बिना कंट्रोल सिस्टम को सेंसरलेस कहा जाता है।

तो, इस या उस इलेक्ट्रिक ड्राइव के आवेदन के क्षेत्र के आधार पर, इसकी वेक्टर नियंत्रण प्रणाली की अपनी विशेषताएं, विनियमन सटीकता की अपनी डिग्री होगी।

जब गति विनियमन के लिए सटीकता की आवश्यकताएं 1.5% तक विचलन की अनुमति देती हैं और विनियमन सीमा 100 में 1 से अधिक नहीं होती है, तो सेंसर रहित प्रणाली ठीक है। यदि 0.2% से अधिक के विचलन के साथ गति समायोजन की सटीकता की आवश्यकता नहीं है, और सीमा 1 से 10,000 तक कम हो जाती है, तो शाफ्ट गति संवेदक के लिए प्रतिक्रिया होना आवश्यक है। सदिश नियंत्रण प्रणालियों में गति संवेदक की उपस्थिति 1 हर्ट्ज तक कम आवृत्तियों पर भी सटीक टोक़ नियंत्रण की अनुमति देती है।

तो, वेक्टर नियंत्रण के निम्नलिखित फायदे हैं। रोटर गति विनियमन की उच्च सटीकता (और उस पर गति संवेदक के बिना) यहां तक ​​​​कि गतिशील रूप से बदलते शाफ्ट लोड की शर्तों के तहत, जबकि कोई किक नहीं होगी। कम क्रांतियों पर शाफ्ट का चिकना और समान घुमाव। इष्टतम आपूर्ति वोल्टेज विशेषताओं की शर्तों के तहत कम नुकसान के कारण उच्च दक्षता।

वेक्टर नियंत्रण इसकी कमियों के बिना नहीं है। कम्प्यूटेशनल संचालन की जटिलता।प्रारंभिक डेटा (परिवर्तनीय ड्राइव पैरामीटर) सेट करने की आवश्यकता है।

एक समूह इलेक्ट्रिक ड्राइव के लिए, वेक्टर नियंत्रण मौलिक रूप से अनुपयुक्त है, यहां स्केलर नियंत्रण बेहतर है।