کنترل کننده‌های دور موتور AC

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: کنترل کننده‌های دور موتورهای الکتریکی هر چند که ادوات پیچیده‌ای هستند ولی، چون در ساختمان آن‌ها از مدارات الکترونیک قدرت استاتیک استفاده می‌شود و فاقد قطعات متحرک می‌باشند، از عمر مفید بالائی برخوردار هستند.

 

مزیت دیگر کنترل کننده‌های دور موتور توانائی آن‌ها در عودت دادن انرژی مصرفی در ترمزهای مکانیکی و یا مقاومت‌های الکتریکی به شبکه می‌باشد. در چنین شرائطی با استفاده از کنترل کننده‌های دور مدرن می‌توان 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 می‌شود.

کنترل کننده‌های دور موتور انواع مختلفی دارند. آن‌ها قادرند انواع موتورهای AC و DC را کنترل کنند. قیمت کنترلر‌ها وابسته به نوع تکنولوژی بکار رفته در ساختمان آن‌ها میباشد.

۱ - روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس (یا کنترل V/ F. ثابت): ساده‌ترین 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 نمی‌باشند.

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 مولفه‌های جریان استاتور به دو مولفه تورک ساز و فلو ساز، و کنترل آن‌ها با استفاده از رگولاتورهای PI ترتیبی داده میشود که موتور AC نظیر موتور DC کنترل شود؛ و بدین ترتیب تمام مزایای موتور DC از جمله پاسخ گشتاور سریع آن‌ها در موتورهای AC نیز در دسترس خواهد بود.

۳ - روش کنترل مستقیم گشتاور (Direct Torque Control): پاسخ گشتاور در روشهای برداری حدود ۱۰ – ۲۰ms و در روشهای کنترل مستقیم گشتاور (Direct Torque Control) این زمان حدود ۵ms است.

مزایای استفاده از کنترل کننده‌های دور موتورهای الکتریکی
۱ - عمر مفید بالا (به دلیل استفاده از مدارات الکترونیک قدرت)
۲ - توانائی درایو در بازگرداندن انرژی مصرفی در ترمزهای مکانیکی و یا مقاومت‌های الکتریکی به شبکه
(بعضاً هزینه انرژی بازیافت شده از این طریق، در کمتر از یکسال معادل هزینه سرمایه گذاری سیستم بازیافت انرژی می‌شود.)
۳ - کاهش جریان راه انداز کشیده شده از شبکه (جریان راه اندازی کمتر از ۱۰ درصد جریان نامی می‌شود)
۴ - کاهش مصرف انرژی در سیستم‌های دارای فن (در گذشته با وجود موتور‌های دور ثابت، کنترل جریان سیال با دمپر‌ها صورت می‌گرفت)
۵ - کاهش تنش‌های الکتریکی (به دلیل راه اندازی و توقف نرم) و در پی آن کاهش تنش‌های مکانیکی و این خود باعث کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری می‌شود.
۶ - افزایش دامنه تغییرات ممکن برای سرعت موتور نسبت به روش‌های مکانیکی
۷ - اضافه شدن امکانات نرم افزاری برای مدیریت عملکرد کنترل دور
روش‌های کنترل سرعت در درایو‌هایAC

 

کنترل کننده‌های دور موتور انواع مختلفی دارند و قیمت آن‌ها علاوه بر اینکه برای چه توانی استفاده می‌شود، وابسته به نوع تکنولوژی بکار رفته در ساختمان آن‌ها می‌باشد.
تکنولوژی به کاررفته، روش‌های کنترل سرعت را در درایو‌ها تعیین می‌کند. ساده‌ترین روش کنترل موتورهای AC روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس (یا کنترل V/F ثابت) میباشد. اینک این روش، بطور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش از نوع اسکالر بوده و بصورت حلقه باز با پایداری مطلوب عمل می‌کند. مزیت این روش سادگی آن است. در مقابل، این شیوه برای کاربردهای با پاسخ سریع مناسب نمی‌باشند. (درایوهای زیمنس- خانواده‌های Sinamics و Micromaster– و اشنایدرالکتریک- خانواده ATV- به عنوان پایه ای‌ترین شیوه از این روش به علاوه روش‌های دیگر کنترل سرعت استفاده می‌کنند.)

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 مولفه‌های جریان استاتور به دو مولفه گشتاور ساز و فلو ساز، و کنترل آن‌ها با استفاده از رگولاتورهای PI ترتیبی داده میشود که موتور AC نظیر موتور DC کنترل شود؛ و بدین ترتیب تمام مزایای موتور DC از جمله پاسخ گشتاور سریع آن‌ها در موتورهای AC نیز در دسترس خواهد بود. (این روش کنترل سرعت هم در درایوهای Micromaster۴۴۰ زیمنس و هم در درایوهای Altivar۶۱ ,Altivar۷۱ اشنایدر استفاده می‌شود.)

علاوه بر دو روش فوق روشهای دیگری مانند کنترل با استفاده از نمونه برداری از جریان تحریک که یک روش حلقه بسته است (FCC) و هم چنین روش کنترل گشتاور و ... وجود دارد که در درایو‌ها به کارگرفته می‌شود.
انتخاب دقیق و درست کنترل دور در هر کاربرد، متضمن کارکرد درست و عمر بالای دستگاه خواهد بود.