مقاله بررسی آثار کنترل دور موتورهای بزرگ نیروگاهی

مقاله بررسی آثار کنترل دور موتورهای بزرگ نیروگاهی

() روشهای کنترل سرعت و گشتاور موتورهای القایی سه فاز:

سرعت و گشتاور موتورهای القایی به یکی از روشهای زیر قابل تغییر است:

1-    کنترل ولتاژاستاتور

2-    کنترل ولتاژ رتور

3-    کنترل فرکانس

4-    کنترل ولتاژ استاتور و فرکانس

5-    کنترل جریان استاتور

6-    کنترل ولتاژ، جریان و فرکانس

1-    کنترل ولتاژ استاتور:

2-    معادله()  نشان می دهد که گشتاور، متناسب با مجذور ولتاژ استاتور است و کاهش ولتاژ استاتور کاهش سرعت را در پی دارد. اگر ولتاژ ترمینال به bvs برسد، معادله () گشتاور تولیدی را بصورت زیر می دهد. که در آن b

()               

()                

شکل() مشخصات گشتاور – سرعت را برای مقادیر مختلف b نشان می دهد. نقاط تلاقی باخط بار نقاط کار پایدار را نشان می دهد. در هر مدار مغناطیسی، ولتاژ القاء شده متناسب باشار و فرکانس است و مقدار مؤثر شار فاصله هوایی بصورت زیر بیان می شود:

(3-1)           

شکل ()

که Km یک ثابت است و به تعداد حلقه های سیم پیچ استاتور بستگی دارد. با کاهش ولتاژ استاتور، شار فاصله هوایی و گشتاور نیز کاهش می یابند. در ولتاژ پایین تر، جریان در لغزش Sa=1/3 حداکثر می شود. محدوده کنترل سرعت، به لغزش حداکثر گشتاور Sm بستگی دارد. برای موتور با لغزش پایین، محدوده تغییرات سرعت بسیار کم است. این نوع کنترل ولتاژ برای بارهایی با گشتاور ثابت مناسب نبوده و معمولا برای کاربردهایی که گشتاور  راه اندازی پایین و محدوده باریکی برای سرعت در لغزش های نسبتا پایین لازم دارند استفاده می شوند. ولتاژ استاتور می تواند توسط (1) کنترل کننده ولتاژ AC سه فاز (2) اینورترهای با منبع ولتاژ dc متغییر سه فاز و (3) اینورترهای PWM سه فاز تغییر کند. با وجود این بعلت محدوده سرعت کم، از کنترل کننده های ولتاژ AC برای کنترل ولتاژ AC برای کنترل ولتاژ استفاده می شود. کنترل کننده های ولتاژ AC  بسیار ساده اند. با وجود این، هارمونیهای زیاد، و ضریب قدرت ورودی آنها کم است، آنها اساساً در کار بردهای با قدرت کم مثل دمنده ها، پنکه ها و پمپ گریز از مرکز، که گشتاور راه اندازی کمی نیاز دارند استفاده می شوند. آنها برای موتورهای القایی با قدرت راه اندازی زیاد نیز بکار می روند تا جریان یورشی را کاهش دهند.

2- کنترل ولتاژ رتور:

در موتورهای بارتور سیم پیچی شده، مقاومت سه فاز خروجی به رینگ های موتور مانند شکل (الف) متصل می شود. گشتاور تولیدی با تغییر مقاومت Rx تغییر می کند. اگر Rx به سیم پیچی استاتور ارجاع شود و به Rr اضافه گردد. از رابطه () برای تعیین گشتاور تولیدی می توان استفاده کرد. مشخصات گشتاور – سرعت برای مقادیر مختلف مقاومت رتور در شکل ( ب) نشان داده شده است. این روش باعث افزایش گشتاور راه اندازی و کاهش جریان راه اندازی می شود. باوجود این، روش مذکور ناکافی است، و اگر مقاومتهای مدار رتور برابر نباشد، ولتاژها و جریانهای غیر متقارن خواهد شد. مقاومتهای سه فاز را می توان با یکسو کننده های دیودی سه فاز و یک چاپر مانند شکل (3-1 الف) تعویض کرد که در آن GTO بعنوان کلید چاپر کار می کند. سلف Ld  مانند منبع جریان ld عمل کرده و چاپر مقاومت مؤثر را تغییر می دهد و مقدار آن از معادله (4-1) زیر بدست می آید:

(4-1)   Re=R (1-K)                               

که K سیکل کار چاپر است. سرعت با تغییر سیکل کار کنترل می شود. با جایگزین کردن یک کنورتر تمام موج سه فاز مانند شکل (3-1 ب) به جای چاپر و مقاومت R می توان قدرت لغزشی در مدار رتور را به منبع بازگرداند. کنورتر در وضعیت معکوس در محدوده زاویه تاخیر  کار می کند که باعث برگشت انرژی به منبع می شود. تغییر زاویه باعث عبور توان و کنترل سرعت می شود. این نوع محرک به محرک استاتیک کرامر موسوم است. با جایگزین کردن کنورتر دوتایی سه فاز بجای یکسو کننده ها پل مانند شکل (3-1 ج) قدرت لغزشی در هر دو جهت عبور کرده است و این محرک بکار می روند. در این مصارف محدوده کنترل سرعت کم مورد نیاز است. از آنجا که موتور مستقیما به منبع متصل است، ضریب قدرت این محرکها عموما بالا است.