Kend det grundlæggende i 3-faset vekselstrømsinduktionsmotor og dets kontrol ved hjælp af SVPWM

Kend det grundlæggende i 3-faset vekselstrømsinduktionsmotor og dets kontrol ved hjælp af SVPWM

Nogle af fordelene som billig, robust design mindre kompleks og let at vedligeholde vekselstrømsmotorer resulterer i mange af de industrielle operationer udføres ved hjælp af AC-drev end jævnstrømsdrev. AC-induktionsmotor er en speciel type elektromotor, der har sine egne typiske egenskaber og ydeevne med hensyn til start, hastighedskontrol, beskyttelse osv.



AC induktionsmotor

AC induktionsmotor

Ydeevnen over en bred vifte af applikationer fremstiller trefasede induktionsmotorer ansvarlig for 85 procent af den installerede kapacitet i de industrielle drivsystemer. Lad os diskutere om grundlæggende oplysninger om denne motor og dens specielle styringsteknik for SVPWM.






Tre-faset vekselstrømsinduktionsmotor

Den trefasede vekselstrømsinduktionsmotor er en roterende elektrisk maskine, der er designet til at fungere på en trefasetilførsel. Denne 3-fasede motor kaldes også som en asynkron motor. Disse vekselstrømsmotorer er af to typer: egern og slip-ring induktionsmotorer . Driftsprincippet for denne motor er baseret på produktionen af ​​et roterende magnetfelt.

3-faset induktionsmotorkonstruktion

Disse trefasede motorer består af en stator og en rotor, mellem hvilken der ikke findes nogen elektrisk forbindelse. Disse stator og rotorer er konstrueret ved anvendelse af højmagnetiske kernematerialer for at reducere hysterese og virvelstrømstab.



3-faset induktionsmotorkonstruktion

3-faset induktionsmotorkonstruktion

Statorramme kan konstrueres i støbejern, aluminium eller valset stål. Statorrammen giver den nødvendige mekaniske beskyttelse og understøttelse af statorlamineret kerne, viklinger og andre arrangementer til ventilation. Statoren såres med trefaseviklinger, der overlappes med hinanden ved en 120-graders faseforskydning monteret i slidsede lamineringer. De seks ender af de tre viklinger bringes ud og forbindes til klemkassen, så disse viklinger ophidses af trefaset hovedforsyning.

Disse viklinger er af kobbertråd isoleret med lak monteret i isolerede spalter. Ved alle arbejdstemperaturer forbliver denne imprægnerede lak stiv. Disse viklinger har høj isolationsmodstand og høj modstandsdygtighed over for saltopløsning, fugt, alkaliske dampe, olie og fedt osv. Uanset hvad der passer til spændingsniveauet, er disse viklinger forbundet i begge stjerne- eller delta-forbindelser .


Egernburinduktionsmotor

Egernburinduktionsmotor

Rotoren på den trefasede vekselstrømsinduktionsmotor er forskellig for glidering- og egerninduktionsmotorer. Rotoren i glideringstypen består af tunge aluminium- eller kobberstænger kortsluttet i begge ender af den cylindriske rotor. Induktionsmotorens aksel understøttes af to lejer i hver ende for at sikre fri rotation inden i statoren og for at reducere friktionen. Den består af en stak af stållameller, der har jævnt fordelt mellemrum, der er udstanset rundt om dens omkreds, hvor uisoleret tung aluminium- eller kobberstænger er placeret.

En rotor af slip-ring-typen består af trefasede viklinger, der er internt stjernemarkeret i den ene ende, og de andre ender bringes udenfor og forbindes til glideringene monteret på rotorakslen. Og for at udvikle et højt startmoment er disse viklinger forbundet med reostat ved hjælp af kulbørster. Denne eksterne modstand eller reostat bruges kun i startperioden. Når motoren når den normale hastighed, kortsluttes børsterne, og sårrotoren fungerer som en rotor til egernbur.

Princip for drift af 3-faset induktionsmotor

Princip for drift af 3-faset induktionsmotor

Princip for drift af 3-faset induktionsmotor

  • Når motoren ophidses med en trefasetilførsel, frembringer trefaset statorvikling et roterende magnetfelt med 120 forskydninger i en konstant størrelse, der roterer med synkron hastighed. Dette skiftende magnetfelt skærer rotorlederne og inducerer en strøm i dem i henhold til princippet i Faradays love om elektromagnetisk induktion. Da disse rotorkabler er kortsluttet, begynder strømmen at strømme gennem disse ledere.
  • I nærvær af statorens magnetfelt placeres rotorledere, og ifølge Lorenz-kraftprincippet virker en mekanisk kraft på rotorlederen. Således frembringer alle rotorledere, dvs. summen af ​​de mekaniske kræfter, drejningsmoment i rotoren, som har tendens til at bevæge den i samme retning af det roterende magnetfelt.
  • Rotorlederens rotation kan også forklares ved Lenzs lov, der fortæller, at de inducerede strømme i rotoren modsætter sig årsagen til dens produktion, her er denne opposition et roterende magnetfelt. Dette resultat rotoren begynder at rotere i samme retning som statorens roterende magnetfelt. Hvis rotorhastigheden er højere end statorhastigheden, vil der ikke fremkalde nogen strøm i rotoren, fordi årsagen til rotorrotationen er den relative hastighed for rotoren og statormagnetfelterne. Denne stator og rotorfeltforskellen kaldes slip. Sådan kaldes en 3-faset motor en asynkron maskine på grund af denne relative hastighedsforskel mellem statoren og rotorerne.
  • Som vi diskuterede ovenfor, forårsager den relative hastighed mellem statorfeltet og rotorledere at rotere rotoren i en bestemt retning. Derfor skal rotorhastigheden Nr altid være mindre end statorfelthastigheden Ns for at producere rotationen, og forskellen mellem disse to parametre afhænger af belastningen på motoren.

Forskellen i hastighed eller slip på AC-induktionsmotoren er angivet som

  • Når statoren er stille, er Nr = 0, så slip bliver 1 eller 100%.
  • Når Nr har synkron hastighed, bliver slip nul, så motoren aldrig kører med synkron hastighed.
  • Glidningen i 3-faset induktionsmotor fra ingen belastning til fuld belastning er ca. 0,1% til 3%, hvorfor induktionsmotorer kaldes som motorer med konstant hastighed.

SVPWM-kontrol af 3-faset induktionsmotor

Mest almindeligt til styring af induktionsmotorer anvendes PWM-inverterbaserede drev. Sammenlignet med drev med fast frekvens er disse PWM dykker kontrol både størrelsen af ​​spændingen og frekvensen af ​​strømmen såvel som den spænding, der påføres induktionsmotoren. Ved at ændre de PWM-signaler, der påføres afbryderportene, varieres mængden af ​​effekt, der leveres af disse drev, også, således at trefaset induktionsmotorhastighedsstyring opnås.

SVPWM-kontrol af 3-faset induktionsmotor af Edgefxkits.com

SVPWM-kontrol af 3-faset induktionsmotor af Edgefxkits.com

Et antal pulsbreddemodulationsplaner (PWM) anvendes til styring af trefasede motordrev. Men mest almindeligt anvendes Sine PWM (SPWM) og space vector PWM (SVPWM). Sammenlignet med SPWM giver SVPWM-kontrol et højere niveau af grundlæggende spænding og reduceret harmonisk indhold. Her har vi givet en praktisk implementering af denne SVPWM-kontrol ved hjælp af 8051 mikrokontroller .

I nedenstående kredsløb bruges en tre-spændingsomformer til at opnå tre udgangsspændinger afhænger af DC-busspænding. Enfasetilførsel er rettet for at levere jævnstrøm til både mikrocontroller kredsløb og inverter kredsløb. 8051 Mikrocontroller er programmeret til at producere SVPWM signaler, der gives til gate driver IC.

Blokdiagram over SVPWM-kontrol af 3-faset induktionsmotor af Edgefxkits.com

Blokdiagram over SVPWM-kontrol af 3-faset induktionsmotor af Edgefxkits.com

Inverterkredsløbet består af seks MOSFET'er til frembringelse af en variabel trefaseforsyning, for hver fase implementeres to MOSFET'er. Disse MOSFETs porte er forbundet til gate driver IC. Efter modtagelse af PWM-signaler fra mikrokontroller gate driver switches MOSFET'erne således at den variable vekselstrømsudgangsspænding produceres. Derfor varierer denne variable vekselstrøm med en ændring i spænding og frekvens motorens hastighed .

Dette er grundlæggende information om vekselstrømsinduktionsmotor med konstruktions- og arbejdsprincip. Ud over dette har SVPWM-teknikken til styring af motorens hastighed mange fordele end andre PWM-teknikker, som vi har set ovenfor. Hvis du er i tvivl om programmeringsmikrocontrolleren til implementering af SVPWM-teknikken i den, kan du kontakte os ved at kommentere nedenfor.

Fotokreditter:

  • AC induktionsmotor af wikimedia
  • 3-faset induktionsmotorkonstruktion af elektronisk design
  • Slip-ring og egern-bur induktionsmotorer af tpub
  • Princippet om drift af 3-faset induktionsmotor af blogspot