کنترل موتور سه فاز

سرویس آموزش‌های تخصصی برق نیوز: موتور‌ها با توجه به کاربرد‌های مختلف بصورت متفاوتی کنترل می‌شوند. راه‌اندازی، کنترل سرعت، کنترل موقعیت و ترمزگیری جنبه‌های کنترل یک موتور الکتریکی هستند که باتوجه به کاربرد مورد نظر، یک روش کنترلی برای آن‌ها در نظر گرفته می‌شود. امروزه در صنعت، ماشین‌های متفاوت و با سرعت‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد 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 می‌باید مطابق با نوع کار، فلز و کیفیت نوع برش واندازه قطعه مورد نظر، قابل تنظیم باشد.

موتور‌های سنکرون، سرعت ثابتی دارند. این موتور‌ها در سرعت سنکرون منبع کار می‌کنند و معمولاً برای عملکرد با سرعت ثابت و تحت شرایط بی‌باری، به منظور بهبود ضریب توان به کار می‌روند. سرعت سنکرون به فرکانس منبع و تعداد قطب‌های روتور وابسته است. تغییر تعداد قطب‌ها کار آسانی نیست. بنابراین، از این روش استفاده نمی‌کنیم. البته با استفاده از مدار‌های شامل قطعات حالت جامد، فرکانس جریان تغذیه کننده موتور سنکرون را می‌توان تغییر داد. بنابراین، می‌توانیم سرعت موتور سنکرون را با تغییر فرکانس منبع کنترل کنیم. برای این کار می‌توان از ترکیب یکسوکننده‌ها و اینورتر‌ها به دو صورت حلقه باز و حلقه بسته استفاده کرد.
موتور القایی سه فاز، اساساً یک موتوربا سرعت ثابت است و کنترل سرعت آن دشوار است. سرعت موتور القایی را می‌توان هم از طریق استاتور و هم روتور انجام داد. کنترل سرعت از سمت استاتور با روش‌های زیر قابل انجام است:

• کنترل V/f
•  کنترل فرکانس
• تغییر تعداد قطب‌های استاتور
• کنترل ولتاژ منبع تغذیه
• افزودن رئوستا به مدار استاتور

بهترین روش کنترل دور به وسیله کنترل همزمان ولتاژ و فرکانس می‌باشد. چون مقدار شار میدان مغناطیسی دوار موتور‌های القایی، متناسب با نسبت ولتاژ به فرکانس می‌باشد. با تغییر ولتاژمقدار فرکانس نیز تغییر خواهد کرد در نتیجه مقدار دامنه‌ی میدان مغناطیسی دوار موتور تغییری نمی‌کند و در نتیجه در کار ماشین اختلالی وجود نخواهد آمد. با تغییر مشخصات منبع تغذیه منحنی گشتاور بر حسب سرعت تغییر خواهد نمود. این روش قیمت بسیار بالای دارد و دارای ساختمان پیچیده‌ای هستند. بعضا هزینه‌های مربوط به این مبدل‌ها از هزینه مربوط به خود موتور بیشتر می‌باشد؛ بنابراین در بسیاری از مواقع از لحاظ اقتصادی استفاده از این روش برای کنترل سرعت موتور القایی مقرون به صرفه نیست.

ساده‌ترین روش کنترل موتور‌های AC روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس می‌باشد. این روش، به طور گسترده در کاربرد‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع کنترلر‌ها از نوع اسکالر بوده و به صورت 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.

درایو و یا کنترل کننده دور موتور برای تنظیم دور الکتروموتور‌های AC (موتور‌های سه فاز) استفاده می‌شود. درایور‌ها قادرند دور موتور را از صفر تا چندین برابر دور نامی موتور و به طور پیوسته تغییر دهند.
تنظیم دور در الکتروموتور‌ها علاوه بر منعطف نمودن پروسه‌های صنعتی، در کاربرد‌های زیادی منجر به صرفه جویی انرژی هم می‌گردد. درایو‌ها می‌توانند موتور را به طور نرم و کاملا کنترل شده راه اندازی و متوقف نمایند. زمان استارت و استپ را می‌توان به دقت تنظیم نمود. این زمان‌ها می‌توانند کسری از ثانیه و یا صد‌ها دقیقه باشد.

کنترل سرعت موتور القایی سه فاز از سمت روتور را نیز می‌توان با روش‌های زیر انجام داد:
اضافه کردن مقاومت به روتور
با افزایش مقاومت روتور گشتاور کاهش می‌یابد، اما تغذیه گشتاور بار باید ثابت بماند؛ بنابراین، ما لغزش را افزایش می‌دهیم که بیشتر منجر به کاهش سرعت روتور خواهد شد.
روش کنترل آبشاری
روش کنترل آبشاری دو موتور القایی سه فاز روی یک شافت مشترک متصل شده اند. یک موتور، موتور اصلی نامیده می‌شود و موتور دیگر موتور کمکی نامیده می‌شود. منبع تغذیه سه فاز به استاتور موتور اصلی داده می‌شود در حالی که موتور کمکی با فرکانس لغزش از حلقه لغزان موتور اصلی بدست می‌آید.
تزریق نیروی محرکه الکتریکی فرکانس لغزش به سمت روتور
EMF تزریق شده می‌تواند با emf ناشی از روتور مخالف باشد یا به emf ناشی از روتور کمک کند. اگر مخالف emf القایی روتور قرار گیرد، مقاومت کل روتور افزایش می‌یابد و از این رو سرعت کاهش می‌یابد و اگر به emf موتور اصلی تزریق شود در نتیجه مقاومت کاهش یافته و از این رو سرعت افزایش می‌یابد؛ بنابراین با تزریق emf القا شده در مدار روتور می‌توان سرعت را به راحتی کنترل کرد.