Векторне управління: Сучасний метод керування двигунами
Векторне управління – це відносно новий, але швидко розвивається метод контролю роботи синхронних та асинхронних електродвигунів. Порівняно з іншими методами, воно має ряд переваг, хоча й вимагає додаткових апаратних та програмних вдосконалень. Математична основа цього методу була розроблена давно, проте практичне появлення доступних конструктивних компонентів та систем на їх основі відбулося лише в останні роки.
Теоретична база та поширення векторного управління
Основну теоретичну базу алгоритму векторного управління створили інженери Західної Німеччини, які також розробили багато успішних конструктивних рішень. У перекладній літературі нерідко вживається термін "векторне регулювання", який є калькою з німецького "Vektorregelung". Проте, в більшості випадків, вірніше вживати термін "векторне управління".
Принцип роботи векторного управління
Векторний метод управління дозволяє контролювати не лише амплітуду, частоту та фазу змінної напруги на обмотках двигуна, а й магнітний потік ротора, що впливає на обертальний момент на валу двигуна. Це особливо корисно, коли навантаження на валу часто змінюється у широких межах. Прикладами таких ситуацій можуть бути приводи насосів, бетономішалок, ліфтів та стрічкових транспортерів. Векторне управління забезпечує підвищену точність регулювання, швидкість реакції на зміни навантаження та плавність роботи системи.
Вимоги до обладнання та системи
Для реалізації векторного управління необхідно встановити датчики всередині двигуна, інформація з яких передається на пристрій живлення. Найбільш поширеними є системи, де напруга живлення подається від перетворювача частоти. Цей пристрій формує напругу певної частоти та амплітуди, що визначає режим роботи асинхронного двигуна.
Однак також можливе використання безсенсорної схеми векторного управління.
Переваги векторного управління
Основні переваги векторного методу керування двигуном включають:
- Висока точність контролю кутової швидкості обертання валу двигуна;
- Плавність запуску, зупинки і зміни швидкості обертання;
- Швидка реакція на зміну навантаження;
- Розширення діапазону регулювання;
- Зменшення стрибків амплітуд пускових струмів;
- Зниження втрат на намагнічування та нагрівання, що призводить до підвищення ККД двигуна та системи в цілому.
Вплив на промисловість
У більшості промислово розвинених країн нові асинхронні електродвигуни для силових приводів вже практично не випускають без вбудованого перетворювача частоти або пристрою плавного пуску. Більшість цих пристроїв здатні здійснювати векторний алгоритм управління двигуном як один з режимів роботи.