Rapidecregulilo

Varieblaj rapidecreguliloj nuntempe apartenas al la normaj ekipaĵoj de la rotaciteĥniko. Ili ĉie estas aplikataj kie la regado de rotacio postulas la sekvantajn proprecojn:

• Ŝanĝebla rivolunombro por adaptiĝi al la produktrapideco.
• Telestirado de la rivolunombro kaj la turndirekto. (Ekzemple per mastrumrotacio aŭ Programebla Logika Kontrolilo, angle PLC pri Programmable Logic Controller)
• Alta permesebla ŝaltfrekvenco eble ĉe retoperacio.
• Ŝarĝlimigo de la propulso (pelado).

Esence la funkcio de rapidecregulilo per regulado de frekvenco estas regi la fluon de energio de la fonto al la procezo. Energio estas liverata al la procezo per la motorakso. Du fizikaj kvantoj priskribas la staton de la motorakso: turnmomanto kaj rapideco. Por regi la fluon de energio estas necese kontroli ĉi tiujn kvantojn. Praktike nur unu el ĉi tiuj kvantoj estas kontrolata, tiamaniere ekzistas aŭ rapideckontrolado aŭ turnmomantkontrolado. Kiam la regulilo operacias sub turnmomantkontrolado la rapideco estas difinata far la ŝarĝo de la motoro, kaj sub rapideckontrolado la turnmomanto estas difinata far la ŝarĝo de la motoro.

Antaŭe, nur kontinukurentaj motoroj estis uzataj, ĉar ili povis facile atingi la necesan rapidecon kaj turnmomanton sen uzi komplikitan elektronikon. Tamen la ĉefaj kaŭzoj por la evoluado de alternkurenta variebla rapidecpropulsa teknologio estas konstrui teknologion, kiu unuflanke imitas la bonegajn proprecojn de la kontinukurenta motoro, kiaj rapida turnmomanta respondo kaj rapidecprecizo, kaj aliflanke la uzado de la fortikaj malmultekostaj kaj prizorglibera alternkurentaj motoroj.

Kontinukurenta motorpropulsoj

Proprecoj:

• Kamporientado per mekanika komutatoro.
• Kontrolataj variabloj estas armatura kurento kaj kampkurentoj mezurataj rekte ĉe la motoro.
• Turnmomanta kontrolado estas rekta.

En la kontinukurenta motoro, la magneta kampo estas kreata per la kurento tra la kampovolvaĵo de la statoro. Ĉi tiu kampo estas ĉiam metata perpendikulare je la kampo kreata per la armaturvolvaĵo. Ĉi tiu kondiĉo, konata kiel kampa orientado, estas necesa por krei la maksimuman turnmomanton. La komutatora brosaro asertas, ke ĉi tiu kondiĉo kontinuas malgraŭ la ŝanĝa pozicio de la rotoro. Kiam la kampa orientado estas atingita, la kontinukurenta motora turnmomanto estas facile kontrolata per variado de la armatura kurento, dum la magnetiga kurento restas konstanta. La avantaĝo de kontinukurenta regado estas, ke rapideco kaj turnmomanto estas kontrolataj rekte per la armatura kurento: t.e. la turnmomanto estas la interna regulcirklo kaj la rapideco estas la ekstera regulcirklo kiel ilustrite en la supra figuro.

Kontinukurenta motoro povas produkti turnmomanton kiu estas:

• Rekta; la motora turnmomanto estas proporcia kun la armatura kurento; la turnmomanto tiamaniere estas kontrolata rekte kaj precize.
• Rapida: turnmomanta kontrolado estas rapida; la propulsa sistemo povas havi tre altan dinamikan rapidecrespondon. Turnmomanto povas tuj ŝanĝigi se la motoro estas konektata kun ideala kurenta fonto.
• Simpla: kamporientado estas atingata per uzo de simpla meĥanika aparato nomita komutatora brosaro. Tial estas ne necese uzi komplikitajn elektronikajn kontrolcirkvitojn.

Malavantaĝoj:

• Reduktita motorfidindeco.
• Regula prizorgo.
• Multekosta motoro.
• Bezonas enkodilon por retrokuplado.

Enkonduko de Alternkurenta propulsoj

Avantaĝoj:

• Malgranda dimensio.
• Fortika.
• Simpla konstruaĵo.
• Malpeza kaj kompakta.
• Praktike senprizorga.
• Malmultekosta.

Alternkurenta propulsa frekvencoregulilo kun pulsdaŭra modulado

Proprecoj:

• Kontrolataj variabloj estas Tensio kaj Frekvenco
• Simulado de variebla alternkurenta sinusa ondo uzante modulatoron.
• Flukso kun konstanta V/f rilato.
• Malferma regulcirkla rotacio.
• Ŝarĝo regas turnmomantan valoron.

Kontraŭe al la kontinukurenta regado, la alternkurenta propulsfrekvenca kontrola teĥniko uzas parametrojn, kiuj estas produktataj ekster la motoro, nome la tensio kaj la frekvenco. Ambaŭ tensia kaj frekvenca referenco estas kondukataj en la modulatoron, kiu simuladas alternkurentan sinusan ondon kaj enigas ĉi tiun en la motorajn volvaĵojn. Ĉi tiu teĥniko estas nomata pulsodaŭra modulado kaj ĝi uzas la fakton, ke estas muntita dioda rektifikilo en la kurentfonto kaj la intera tensio estas regulante konstanta. Tiu invertilo kontrolas la motoron per ŝanĝo de la formo de pulsdaŭre modulita ondo, tiamaniere regas ambaŭ la tension kaj la frekvencon. Tre grave estas, ke ĉi tiu metodo ne uzas retrokupladan aparaton, kiu mezuras la rapidecon kaj la pozicion de la motorakso kaj retrokuplas ilin en la regulcirkviton. Tia aranĝo, sen retrokuplada aparato, estas nomita malferma regulcirkvita regado.

Avantaĝoj:

• Malmultekosta.
• Sen retrokuplada aparato - simpla

Ĉi tiu tipo de regado estas uzata por aplikadoj ne postulintaj altajn precizojn kiel por pumpoj kaj ventoliloj.

Malavantaĝoj:

• Kamporientado ne estas uzita.
• Motorkondiĉo estas neglektata.
• Turnmomanto ne estas kontrolata.
• Malrapidiga modulatoro estas uzata.

Ĉe ĉi tiu teĥniko, ofte konata kiel skalara kontrolado, kamporientado de la motoro ne estas uzata. Anstataŭ frekvenco kaj tensio estas la ĉefaj kontrolaj variabloj kaj estas aplikitaj al la statora volvaĵoj. La kondiĉo de rotoro estas neglektata, kio signifas ke la rapideco kaj la pozicio ne estas retrokuplataj. Tial, turnmomanto ne povas esti kontrolata kun iu ajn precizeco. Plue, la teĥniko uzas modulatoron, kiu baze malrapidigas la komunikadon inter la enirantaj tensiaj kaj frekvencaj signaloj kaj la bezono de la motoro rapide respondi al ĉi tiuj ŝanĝitaj signaloj.

Alternkurenta propulsa fluksvektora frekvencoregulilo kun pulsdaŭra modulado

Proprecoj:

• Kamporienta kontrolado, kiu simulas kontinukurentan propulson.
• Motoraj elektrikaj trajtoj estas simulitaj - "Motora modelo".
• Ferma regulcirkla propulso.
• Turnmomanto estas kontrolata malrekte.

Por simulado de la magnetaj operaciaj kondiĉoj de la kontinukurenta motoro, t.e. simulado de kamporientada procezo, la fluksvektora regado bezonas la spacan angulan pozicion de la rotora flukso ene la alternkurenta indukta motoro. Kun fluksvektoraj frekvencoreguliloj, kamporientado estas atingita per elektronikaj rimedoj anstataŭ la meĥanika komutatora brosaro ĉe la.kontinukurenta motoro. Informo pri la rotora kondiĉo estas akirata per retrokuplado de rotorrapideco kaj angulpozicio relative je la statorkampo uzante pulsenkodilon. Regado kiu uzas rapidecenkodilojn estas referata kiel ferma regulcirkla regado. Samtempe la motoraj elektrikaj trajtoj estas matematike modelataj per mikrocirkvitoj, kiuj procezas la datenojn. La elektronika kontrolilo de fluksvektora frekvencoregulilo kreas elektrikajn kvantojn, kiaj tensio, kurento kaj frekvenco, kiuj estas la kontroladaj variabloj kaj kiuj estas kondukataj tra modulatoro al la alternkurenta motoro. Tial la turnmomanto estas malrekte kontrolata.

Avantaĝoj:

• Bona turnmomanta respondo.
• Preciza rapideckontrolado.
• Maksimuma turnmomanto ĉe nula rapideco.
• Trajtoj tiaj, kiaj de kontinukurenta motoro.

Malavantaĝoj:

• Retrokuplado estas necesa.
• Multekosta.
• Modulatoro estas necesa.
• Malgraŭ la fakto ke la motoro estas meĥanike simpla, la elektroniko estas komplika.

Alternkurenta propulsa kun rekta turnmomanta kontrolado

Kun rekta turnmomanta kontrolado (RTK), kamporientado estas atingata sen retrokuplado uzante altnivelan motorteorion por rekte kalkuli la motoran turnmomanton, sen uzi modulatoron. La kontroladaj variabloj estas magnetiga flukso kaj motora turnmomanto. Kun RTK ne ekzistas rapidecmezurilo aŭ pozicia enkodilo por retrokuplado de la rapideco aŭ de la pozicio de la motorakso. RTK uzas la plej rapidan ciferecan signalprocezan hardvaron kaj plej altnivelan scipovon pri motorfunkciado. La rezulto estas propulso kun turnmomanta respondo dekoble pli rapide ol ĉe iu ajn alternkurenta aŭ kontinukurenta propulso. La dinamika rapidecprecizeco estas okoble pli bona ol ĉe iu ajn malferma regulcirkla alternkurenta propulso kaj komparebla kun kontinukurenta propulso uzanta retrokupladon. Ĉar nuntempe ĝi estas la plej progresinta propulso akirebla, ĝi estas diskutota plue en ĉi tiu artikolo. Samtempe ĝi havigas pli profundan scion pri la varieblaj rapidecreguliloj ĝenerale.
La ĉi suba figuro montras la kompletan blokdiagramon.

La turnmomanta kontrolado regulcirklo Sub normala operacio, du motoraj fazoj kaj la kontinukurenta busa tensio estas mezurataj, kune kun la invertilaj ŝaltpozicioj. La mezurita informaĵo de la motoro estas kondukata en la adaptivan motormodelon. La algoritmo de motormodelo kalkulas precizajn datenojn pri la motoro surbaze de ĉi tiu informaĵo. La unuan fojon antaŭ ol la motoro estos uzata sub normala operacio, testoperacio estu farata. Tiamaniere la sistemo kolektas informojn pri la motoro. Ĉi tio estas nomata aŭto-alĝustigo, kaj datenoj kiaj statora rezisto, reciproka indukto kaj saturadaj koeficientoj estas difinataj kune kun la motorinercio. La identigo de la motormodelaj parametroj eblas sen rotacio de la motorakso. Ne necesas retrokupladi rapidecon aŭ pozicion per rapidecmezuriloj aŭ enkodiloj. La motormodelo estas fakte la koro de la RTK. La eligaĵoj de motormodelo estas kontroladaj signaloj, kiuj rekte prezentas aktualan motoran turnmomanton kaj aktualan statoran flukson. Ankaŭ la rapideco de akso estas kalkulata per la motormodelo. La informaĵo por kontroli la povoŝaltojn estas produktata en la turnmomanta kaj fluksa komparatoroj. Ambaŭ aktuala turnmomanto kaj aktuala flukso estas kondukataj al komparatoroj, kiuj ene de milisekundoj komparas ilin kun turnmomanta kaj fluksa referencaj valoroj. Turnmomanta kaj fluksa statoj estas kalkulataj ĝenerale uzante dunivelan histerezan kontrolmetodon. Ĉi tiuj signaloj estas kondukataj al la optimumiga pulsoselektoro. La pulsoselektoro elektas la optimuman pulson por atingi aŭ firmteni akuratan motorturnmomanton.

La rapideckontrola regulcirklo En la turnmomantreferenca kontrolilo, la rapideckontrolado estas limigata de la turnmomantaj limoj kaj la kontinukurenta busa tensio. Ĝi ankaŭ inkluzivas rapideckontroladon okaze de la uzado de eksterna turnmomanta signalo. La interna turnmomanta referenco de ĉi tiu bloko estas kondukata al la turnmomanta komparilo. La rapideckontrolilo konsistas el PID-kontrolilo (proporcia-integrala-deriva kontrolilo) kaj akseliĝa kompensilo. La eksterna rapidecreferenco estas komparata kun la aktuala rapideco, produktata per la motormodelo. La erara signalo estas kondukata al la PID-kontrolilo kaj la akseliĝa kompensatoro. La eligaĵo estas la sumo de ambaŭ kontroliloj. La fluksreferenca kontrolilo donas absolutan valoron de statora flukso al la flukskomparatora bloko. La kapableco kontroli kaj ŝanĝi ĉi tiun absolutan valoron donas facilan metodon por realigi multajn invertilajn funkciojn kiel fluksoptimumigadon kaj fluksbremsadon.