کنترل دور توان متوسط

جزییات بیشتر

کنترل دورهای قدرت متوسط برنا الکترونیک برای موتورهای القایی در 3 گروه FC7704، FC7706 و FC7708 تولید می شوند که جزئیات آن ها در جدول زیر آورده شده است :

 

Width   depth   height

Approx weight (kg)

Max Output current

(A)

Output current (A)

Output Voltage (V)

Input Current

(A)

Net voltage (V)

Motor Power

(KVA)

Output power (KVA)

Type

290     260   600

22

25.5

17

3×(0-380)

11.5

3×380

7.5

11

FC7704/7

290    260    600

22

37

24.5

3×(0-380)

17.5

3×380

11.5

16

FC7704/11

290    260    600

25

48

32

3×(0-380)

23

3×380

15

21

FC7704/15

290    260    600

26

58

38.5

3×(0-380)

28

3×380

18.5

26.5

FC7704/18

290    260   600

27

70

47

3×(0-380)

34

3×380

22

31

FC7704/22

440    300   770

45

94.5

63

3×(0-380)

45.5

3×380

30

43

FC7706/30

440    300    770

48

116

77.5

3×(0-380)

56

3×380

37

53

FC7706/37

440   300    770

50

142

94.5

3×(0-380)

68.5

3×380

45

64

FC7706/45

440    300    770

80

174

116

3×(0-380)

88

3×380

55

78

FC7706/55

 

 

 

 

3×(0-380)

 

3×380

75

107

FC7708/75

 

 

 

 

3×(0-380)

 

3×380

90

128

FC7708/90

 

 

 

 

3×(0-380)

 

3×380

110

156

FC7708/110

 

 

 

 

3×(0-380)

 

3×380

132

189

FC7708/132

 

 

 

 

3×(0-380)

 

3×380

160

228

FC7708/160

 

 

 

 

3×(0-380)

 

3×380

220

313

FC7708/220

 

 

 

 

3×(0-380)

 

3×380

250

355

FC7708/250

 

 

 

 

3×(0-380

 

3×380

450

640

FC7708/450

 

کنترل دورهای قدرت متوسط برنا الکترونیک بطور گسترده در صنایع مختلف نصب و در حال کار می باشد که اطلاعات مربوط به برخی از آن ها را می توانید در قسمت مشتریان ما مشاهده کنید.

 

طبقه بندی موتورهای قفسه سنجابی

موتورهای قفسه سنجابی القایی سه فاز به طور گسترده در صنایع مورد استفاده قرار میگیرند. متناسب با هر کاربرد مشخصه های خاصی از سرعت-گشتاور و سرعت - جریان لازم است. در طبقه بندی NEMA موتورهای قفسه سنجابی به 5 گروه تقسیم می شوند
1.کلاس A : دارای روتور با مقاومت و راکتانس کم است. لغزش کوچک ، بازدهی و ضریب قدرت بالا در بار نامی، گشتاور شکست بالا، گشتاور راه اندازی معمولی و جریان راه اندازی بالایی دارد. (رفتار مناسب در حالت دائمی ولی رفتار نامطلوب در راه اندازی)
2.کلاس B : دارای لغزش نامی کم و گشتاور راه انداز معمولی است. به دلیل راکتانس بالاتر، جریان راه انداز  70 تا 80 درصد کلاس A است
3.کلاس C : ساختار رتور دوبل است بنابراین مقاومت رتور در لحظه راه اندازی کمتر از کلاس B است. جریان راه اندازی کوچک است. لغزش بزرگتر و گشتاور شکست کوچکتر و راندمان کمتری از کلاس B دارد
4.کلاس D: بصورت تک شیار طراحی شده مقاومت بزرگ، راکتانس کم، گشتاور راه انداز بالا و جریان راه انداز کوچکی دارد. ( در حالت دائمی رفتار مطلوب ندارد)
5.کلاس F : جریان راه انداز کم و گشتاور راه انداز و شکست کمی دارد ( رفتار حالت دائمی مناسبی دارد)

 

روشهای کنترل دور در موتورهای القایی

روش های مختلفی برای کنترل دور موتورهای القایی وجود دارد. تعدادی از این روش ها که تحت عنوان روش های سنتی شناخته می شوند عملکرد ضعیفی داشته و انعطاف پذیری کمی دارند، از جمله این روش های می توان به ستاره/مثلث، مقاومت متغیر در استاتور، مقاومت متغیر در روتور، اتوترانسفورماتور در استاتور اشاره کرد. این روش ها عمدتا با تغییر ولتاژ اعمالی به استاتور یا مقاومت دیده شده از روتور موجب تغییر منحنی گشتاور سرعت موتور شده و امکان راه اندازی نرم و کنترل محدود سرعت موتور را فراهم می کنند اما تمامی این روش ها توام با تلفات بوده و لذا راندمان آن ها بسیار کم است. امروزه این روش ها منسوخ شده و گروه دیگری از روش های کنترلی با عنوان روش های مدرن که قابلیت بسیار بالاتری در کنترل موتور دارا هستند استفاده می شوند. کنترل دورهای برنا تماما از روش های مدرن کنترل حرکت استفاده می کنند که در ادامه توضیح داده می شود. 

 

روش اسکالر 

وجه تسمه روش اسکالر از آنجایی است که در این روش نسبت ولتاژ به فرکانس یک مقدار ثابت اسکالر است. ولتاژ القایی در رتور حاصل ضرب فرکانس در شار فاصله هوایی است . اگر فرکانس بدون هیچ تغییری در ولتاژ تغذیه کاهش یابد،  شار فاصله هوایی افزایش می یابد و از آنجا که موتور القایی در نزدیکی ناحیه زانویی طراحی می شوداین افزایش شار باعث می شود موتور به اشباع برود و در نتیجه منجربه افزایش جریان مغناطیسی ، افزایش تلفات هسته ، ایجاد هارمونیک در شکل موج جریان وولتاژ و افزایش نویز صوتی می شود. همانطور که افزایش شار باعث بروز مشکلات ناشی از اشباع می گردد، کاهش شار نیز ظرفیت گشتاور موتور را تقلیل می دهد. بنابراین تغییر فرکانس باید باتغییر ولتاژ همراه باشد به گونه ای که شار ثابت باقی بماند. برای ثابت بودن شار لازم است جریان ثابت بماند به عبارتی نسبت نیروی ضد محرکه و فرکانس ثابت بماند. چون ثابت نگه داشتن نسبت بالا نیاز به کنترل حلقه بسته پیچیده برای اندازه گیری شاردارد، بناراین شار (به غیر از فرکانسهای پایین) با ثابت نگه داشتن نسبت ولتاژ به فرکانس نامی موتور کنترل می شود. در فرکانسهای پایین بایستی نسبت ولتاژ به فرکانس افزایش یابد تا افت ولتاژ ناشی از امپدانس پراکندگی و اهمی استاتور جبران گردد.

دستگاه FC77xx يك مبدل (Voltage Source Inverter) VSI است كه در مد اسکالر اساس كار آن بر كنترل دو پارامتر ولتاژ و فركانس موتور استوار است. به منظور كنترل دور موتور،  فركانس و ولتاژ خروجي VSI نسبت به هم به صورت منحني شكل (1) تغيير مي كند.

 

 

شكل (1): نحوه تغييرات ولتاژ خروجي بر حسب فركانس در سيستم VSI

همانطور كه مي دانيم، رابطه زير بين گشتاور خروجي، توان و دور موتور برقرار است:

 

 

كه در آن:

lT:     گشتاور خروجي موتور بر حسب [Kg.m]
lP:     توان خروجي موتور بر حسب [Kw] يا [Hp]
lnr:    دور موتور بر حسب [RPM]
 
براي ثابت نگه داشتن گشتاور موتور با كم شدن فركانس، مي بايست ولتاژ اعمال شده  به موتور را هم كاهش داد تا جريان موتور از جريان نامي تجاوز نكند (ناحيه ‚). شايان ذكر است كنترل دور موتور در حالت گشتاور ثابت براي اكثر بارهاي صنعتي پاسخگو مي باشد.
با كاهش فركانس، امپدانس القائي سيم پيچ استاتور كاهش مي يابد. بنابراين در فركانسهايي كه مقاومت سيم پيچ در مقابل اين امپدانس قابل صرف نظر كردن نيست. اين امر باعث مي شود كه موتور از وضعيت يكنواخت مغناطيسي خود خارج شده و گشتاور خروجي كاهش يابد. براي رفع اين نقيصه مي بايد روند كاهش ولتاژ بگونه اي باشد كه ولتاژ اعمالي به موتور از درصدي از ولتاژ شبكه كمتر نگردد (ناحيه ). اين عمل را اصطلاحا" Voltage Boost مي گويند. در دستگاه FC77xx اين درصد ولتاژ، قابل تنظيم است.
با استفاده از دستگاه FC77xx مي توان فركانس اعمالي به موتور را تا 300 Hz بالا برد (در صورت استحكام بخشهاي مكانيكي موتور). با افزايش فركانس خروجي از فركانس نامي، ولتاژ خروجي دستگاه بر روي ولتاژ شبكه محدود مي شود و گشتاور خروجي شروع به كاهش مي كند، اين ناحيه را اصطلاحا" ناحيه توان ثابت مي گويند (ناحيه ƒ).
يكي ديگر از مواردي كه در سيستمهاي كنترل دور حائز اهميت است، امكان تنظيم زمان كاهش و افزايش دور موتور است.اين زمانها را اصطلاحا" زمانهاي افزايش سرعت (Acceleration Time) و كاهش سرعت (Deceleration Time) مي گويند.تنظيم اين زمانها به ميزان مناسب در حفاظت موتور و اينورتر در مقابل جريانهاي شديد به هنگام راه اندازي و يا تغيير سرعت موثر خواهد بود. در دستگاه FC77xx اين زمانها  بصورت مستقل با استفاده از نرم افزار قابل تنظيم هستند.
در برخي مصارف صنعتي علاوه بر تامين گشتاور لازم براي بحركت در آوردن بار، نياز به تثبيت دور نيز مي باشد كه اين امر در دستگاه هاي FC77xx بروش حلقه بسته (CloseD loop)  با فيدبك از دور موتور امكان پذير مي باشد.
در دستگاه FC77xx به سه روش تحت كنترل كاربر مي باشد.
اول: استفاده ازصفحه كليد دستگاه (local).
دوم: با استفاده از ترمينالهاي كنترل ديجيتال و آنالوگ از فاصله دور (remote) و در نهايت با ارتباط سريال (دو سيمه) از طريق پورت (RS485) بوسيله دستگاه كنترل اتوماتيك مانند كامپيوتر يا plc.
همچنین دستگاه FC77XX برای محافظت از موتور و نیز خود دستگاه، انواع خطاها را شناسایی می کند. به منظور سهولت در شناسائي اشكالات دستگاه در حين وقوع خطا پيغامهاي مناسبي بر روي صفحه نمايش دستگاه نشان داده مي شود. خطاهاي اعلام شده بر اساس عملكردمدارات  حفاظت دستگاه صورت مي گيرد. انواع اين خطاها در اين بخش مورد بررسي قرار خواهند گرفت.
 

 

الف)خطاهاي ولتاژي

 در صورتيكه ولتاژ تغذيه DC ورودي اينورتر كه عينا از برق شهر گرفته مي شود، دستخوش تغييرات زيادي گردد، خطاهاي ولتاژي بروز مي نمايد. بنابراين بروز خطاهاي ولتاژي مي تواند ناشي از تغييرات ولتاژ شبكه باشد يا اينكه به عملكرد اينورتر مربوط گردد. انواع خطاهاي ولتاژي در جدول زير خلاصه شده اند.

 

خطا

عكس العمل دستگاه

پيغام

OVER

VOLTAGE TRIP

در صورت افزايش ولتاژ بيش از 15%، خروجي اينورتر قطع شده و پيغام روبرو بر روي صفحه نمايش ظاهر مي گردد.

OVER VOLTAGE

ERROR

UNDER VOLTAGE TRIP

در صورت كاهش ولتاژ كمتر از 15%، خروجي اينورتر قطع شده و پيغام روبرو بر روي صفحه نمايش ظاهر مي گردد.

  UNDER VOLTAGE ERROR

 

براي محافظت اينورتر و موتور در مقابل بارهاي اضافي، حفاظتهاي لازم جهت توقف عملكرد عادي دستگاه و اعلام خطاي مناسب پيش بيني شده است. از آنجائيكه هنگام طراحي دستگاه FC77XX ضرائب اطمينان كافي در انتخاب المانها و مقادير  قابل تحمل آنها در نظر گرفته شده است، دستگاه اضافه بار در خواستي در خروجي را براي مدت كوتاهي حتي تا دو برابر  جريان نامي، اجازه خواهد داد. وجود اين تابع كار سبب خواهد شد كه دستگاه در حين راه اندازي و توقف موتور و نيز اضافه بارهاي مقطعي (در حد چند ثانيه) عملكرد عادي را متوقف نكرده و به كار خود ادامه دهد.

 

ب)خطاي اضافه بار

 

ج) خطاي افزايش حرارت دستگاه

كليه دستگاههاي الكترونيكي، براي كار در محدوده دماي مشخصي طراحي مي شوند. در صورتيكه دماي دستگاه از حد مجاز بالاتر رود، امكان آسيب ديدن المانهاي نصب شده در داخل دستگاه وجود دارد. به منظور محافظت دستگاه در مقابل افزايش حرارت،  دماي داخل دستگاه اورازه گرفته شده و در صورتيكه از 70OC بالاتر رفته باشد، عملكرد عادي دستگاه متوقف شده و پيغام “Over Heat Error”  بر روي صفحه نمايش نشان داده مي شود و خروجي ديجيتال Trip نيز فعال (High) مي شود.

 

د)خطاي خارجي

اعمال يك سطح High به ورودي پين D4 ترمينال ديجيتال سبب مي شود كه خطاي خارجي به دستگاه اعلام گردد. دستگاه FC77xx در پاسخ به اين خطاي خارجي، عملكرد عادي سيستم را متوقف كرده و پيغام “Emergency Stop” را بر روي صفحه نمايش ثبت خواهد كرد.

 

ه) خطای اتصال کوتاه

دستگاه FC77XX دارای حفاظت Vce monitoring برای کلیدهای قدرت بوده و لذا امکان تشخیص وقوع اتصال کوتاه و قطع نمودن تغذیه قبل از صدمه دیدن دستگاه را دارا می باشد. همچنین در رنج های توان بالا برای بالا بردن ضریب اطمینان از حفاظت شنت نیز برای محافظت دستگاه در مقابل اتصال کوتاه استفاده می شود. در صورت وقوع خطای اتصال کوتاه، ، عملكرد عادي دستگاه متوقف شده و پيغام “Short Circuit Error”  بر روي صفحه نمايش نشان داده مي شود و خروجي ديجيتال Trip نيز فعال (High) مي شود.

 

روش کنترل برداری

یکی دیگر از امکانات دستگاه FC77XX، مد کنترل برداری است . امکانات دستگاه در این مد نیز مانند مد اسکالر است و تنها منطق کاری دستگاه تغییر می نماید. در روش کنترل برداری، با استفاده از تبدیل سه فاز به دو فاز پارک، نمونه گرفته شده از ولتاژ و جریان، از مختصات uvw به مختصات dq انتقال داده می شود. در مختصات dq با استفاده از کنترلرهای مناسب همواره شار استاتور در مکانی قرار می گیرد که بیشترین گشتاور را در تعامل با شار روتور ایجاد کند. از آنجایی که شار روتور همواره در راستای محور d است، لذا در موتورهای سنکرون کافی است شار استاتور فقط مولفه q داشته باشد تا بیشترین گشتاور محقق گردد.  اما در موتورهای القایی علاوه بر مولفه q بایستی مولفه d شار استاتور بمنظور مغناطیس نمودن روتور تزریق گردد. در کنترل برداری موتورهای القایی بایستی موقعیت شار روتور تخمین زده شود. یک روش تخمین بوسیله سنسور می باشد که به آن روش کنترل برداری مستقیم گفته می شود. روش دیگر بدون سنسور می باشد که به آن روش کنترل برداری غیر مستقیم گفته می شود. در روش غیر مستقیم بایستی مشخصات موتور از جمله ثابت زمانی روتور معلوم باشد.در متون علمی و مقالات، روش های تئوری بسیاری برای تعیین ثابت زمانی روتور و تخمین موقعیت شار روتور ارائه شده است که بحث مربوط به آن از حوصله این گفتار خارج است. شرکت برنا الکترونیک با بهره گیری از توان متخصصان داخلی و تیم تحقیقاتی قدرتمند، به روش کنترل برداری دست یافته است.