هنگامی که یک ولتاژ به یک موتور القایی AC اعمال می شود، با سرعت مشخصی کار می کند. الزامات سرعت متغیر برای موتورهای القایی AC معمولاً توسط یک موتور 3 فاز و یک اینورتر یا VFD برآورده می شود. این پست وبلاگ همچنین گزینه دیگری را معرفی می کند.

ابتدا اجازه دهید در مورد رایج ترین روش کنترل سرعت برای موتورهای القایی AC صحبت کنیم که اینورتر یا درایو فرکانس متغیر (VFD) است.

چگونه این دستگاه سرعت یک موتور AC را کنترل می کند؟ بیایید ابتدا بفهمیم که چرا یک موتور با سرعت خاصی کار می کند. از نظر ریاضی، سرعت سنکرون موتور به صورت زیر محاسبه می شود:

اکثر موتورهای القایی AC صنعتی از نوع 4 قطبی هستند، بنابراین سرعت موتور با فرکانس منبع تغذیه ورودی (Hz) هماهنگ می شود. در 60 هرتز، موتور در 1800 RPM کار می کند. 

یک درایو فرکانس متغیر با استفاده از PWM (مدولاسیون عرض پالس) سرعت موتور را کنترل می کند تا فرکانس منبع تغذیه را که به موتور تغذیه می شود تغییر دهد. معمولاً هیچ بازخوردی از موتور وجود ندارد. اگرچه برخی از درایوها از EMF برگشتی به عنوان بازخورد استفاده می کنند.

در اینجا یک بلوک دیاگرام برای منطق کنترل FRENIC Mini C2 VFD (از دفترچه راهنما) آمده است. به پیچیدگی آن فقط با تعداد زیاد اجزا توجه کنید. ویژگی هایی مانند تقویت گشتاور داینامیک یا کنترل جبران لغزش معمولاً برای بهبود عملکرد ارائه می شود. 

یکی از اشکالات استفاده از VFD ها این است که می تواند گران و اندازه آن مشکل ساز باشد. اگر موتور مکانیزم ترمز ارائه دهد، معمولاً چرخه کار را کاهش می دهد. من قبلاً VFD برای موتورهای تک فاز در بازار دیده بودم، اما یافتن آنها دشوار است .

راه دیگری برای کنترل سرعت موتورهای القایی تک فاز AC؟

حالا بیایید به روش دیگری برای کنترل سرعت نگاه کنیم. به منحنی گشتاور سرعت موتور القایی AC تک فاز نگاهی بیندازید، که توضیح می‌دهد یک موتور پس از روشن شدن چه کاری انجام می‌دهد. موتور با سرعت 0 دور در دقیقه راه اندازی می شود و سپس تا سرعت نامی خود شتاب می گیرد. توجه کنید که چگونه ولتاژ ورودی بر شکل منحنی سرعت-گشتاور تأثیر می گذارد. اگر گشتاور بار ثابت بماند و ولتاژ ورودی از 100 ولت به 90 ولت کاهش یابد، سرعت موتور کاهش می یابد. بله، می توانید از ولتاژ برای کنترل سرعت موتور AC استفاده کنید .

توجه: حداکثر سرعت ~1500 دور در دقیقه است زیرا توان ورودی 50 هرتز است. برای موتورهای 60 هرتز، 1500 دور در دقیقه 1800 دور در دقیقه خواهد بود.

با این حال، می بینید که با افت ولتاژ 10 ولت، سرعت خیلی کاهش نمی یابد. اگر ولتاژ بیش از حد کاهش یابد، ممکن است موتور مجبور شود در ناحیه ناپایدار (کمتر از 1000 RPM) کار کند و احتمالاً متوقف شود. در حالت ایده‌آل، شما واقعاً می‌خواهید که موتور برای بهترین و کارآمدترین عملکرد با سرعت نامی بهینه خود کار کند. این روش کنترل سرعت بسیار شبیه به روش کنترل سرعت موتورهای DC براش است. با این حال، محدوده RPM کنترل سرعت در موتورهای DC براش بسیار گسترده تر است.

برای موفقیت این روش کنترل، یک دستگاه بازخورد لازم است تا حلقه بین موتور و کنترل کننده سرعت را ببندد. این بازخورد برای جلوگیری از نوسان بیش از حد سرعت موتور (و ولتاژ ورودی) ضروری است. 

Oriental Motor از تاکوژنراتورها برای بستن حلقه بین موتورهای نوع کنترل سرعت AC و کنترل‌کننده‌های سرعت، مانند سری DSC یا سری US2 استفاده می‌کند . تاکوژنراتور، سرعت سنج AKA، ولتاژی متناسب با سرعت تولید می کند. در یک حلقه بازخورد پیوسته به منظور حفظ دقت سرعت در ± 1٪ یا کمتر استفاده می شود .

این یک نمودار مدار کنترل ساده شده برای سری DSC است.

برای هر کسی که علاقه مند است، این نمودار مدار کنترل با جزئیات بیشتر است. می بینید که ما از TRIAC برای کنترل ولتاژ استفاده می کنیم. ما همچنین از یکسو کننده نیمه موج استفاده می کنیم.

این نشان می دهد که چگونه تاکوژنراتور در حین کار موتور استفاده می شود

از آنجایی که مدار کنترل بسیار پیچیده تر از VFD است، موتورهای کنترل سرعت AC در مقایسه با موتورهای AC مبتنی بر VFD گزینه ای مقرون به صرفه هستند. روش کنترل فاز همچنین در مقایسه با موتورهای مبتنی بر VFD، که در آن VFD ها با سرعت بسیار بیشتری سوئیچ می شوند، نویز الکتریکی کمتری را نشان می دهد.

مزیت دیگری که با سری DSC معرفی شد عملکرد عمودی است. در گذشته، موتورهای تاکوژنراتور برای کاربردهای حرکت به صورت عمودی مشکل داشتند. دلیل آن جاذبه است. 

در این مثال، یک موتور بار را روی یک تسمه نقاله به سمت پایین هدایت می کند. با کاهش بار، گرانش بار را به سمت پایین می کشد و سرعت آن را افزایش می دهد. با افزایش سرعت، ولتاژ تاکوژنراتور افزایش می یابد. این باعث می شود که کنترل کننده سرعت فکر کند که موتور خیلی سریع حرکت می کند، بنابراین ولتاژ آن برای کاهش سرعت کاهش می یابد. اما با کاهش ولتاژ، موتور گشتاور خود را از دست می دهد. این روند تا زمانی تکرار می شود که گشتاور موتور تمام شود و بار کاهش یابد.

در سری DSC،  عملکرد توقف کاهش سرعت کنترل شده با ترمز الکترومغناطیسی خودکار را امکان پذیر می کند.

یک اشکال موتورهای کنترل سرعت AC با بازخورد تاکوژنراتور این است که در سرعت های پایین، موتور محدودیت های خاصی در گشتاور دارد. منحنی گشتاور سرعت موتور برای نشان دادن این برچسب زده شده است.  مطمئن شوید که زیر “خط عملیات ایمن” کار می کنید.  برای انواع ترکیبی (موتورهای دنده ای)، لطفاً به خط نقطه چین با عنوان “گشتاور مجاز نوع ترکیبی” مراجعه کنید. 

به عبارت دیگر، برای جلوگیری از این موضوع، از موتور دنده ای استفاده کنید.