Векторное управление: Современный метод управления двигателями
Векторное управление – это относительно новый, но быстро развивающийся метод контроля работы синхронных и асинхронных электродвигателей. По сравнению с другими методами, оно имеет ряд преимуществ, хотя и требует дополнительных аппаратных и программных усовершенствований. Математическая основа этого метода была разработана давно, однако практическое появление доступных конструктивных компонентов и систем на их основе произошло лишь в последние годы.
Теоретическая база и распространение векторного управления
Основную теоретическую базу алгоритма векторного управления создали инженеры Западной Германии, которые также разработали много успешных конструктивных решений. В переводной литературе нередко используется термин "векторное регулирование", который является калькой с немецкого "Vektorregelung". Однако, в большинстве случаев, правильнее употреблять термин "векторное управление".
Принцип работы векторного управления
Векторный метод управления позволяет контролировать не только амплитуду, частоту и фазу переменного напряжения на обмотках двигателя, но и магнитный поток ротора, который влияет на вращающий момент на валу двигателя. Это особенно полезно, когда нагрузка на валу часто изменяется в широких пределах. Примерами таких ситуаций могут быть приводы насосов, бетономешалок, лифтов и ленточных конвейеров. Векторное управление обеспечивает повышенную точность регулирования, скорость реакции на изменения нагрузки и плавность работы системы.
Требования к оборудованию и системе
Для реализации векторного управления необходимо установить датчики внутри двигателя, информация с которых передается на устройство питания. Наиболее распространены системы, где напряжение питания подается от преобразователя частоты. Это устройство формирует напряжение определенной частоты и амплитуды, что определяет режим работы асинхронного двигателя.
Однако также возможно использование бессенсорной схемы векторного управления.
Преимущества векторного управления
Основные преимущества векторного метода управления двигателем включают:
- Высокая точность контроля угловой скорости вращения вала двигателя;
- Плавность запуска, остановки и изменения скорости вращения;
- Быстрая реакция на изменение нагрузки;
- Расширение диапазона регулирования;
- Снижение скачков амплитуд пусковых токов;
- Снижение потерь на намагничивание и нагревание, что приводит к повышению КПД двигателя и системы в целом.
Влияние на промышленность
В большинстве промышленно развитых стран новые асинхронные электродвигатели для силовых приводов уже практически не выпускают без встроенного преобразователя частоты или устройства плавного пуска. Большинство этих устройств способны осуществлять векторный алгоритм управления двигателем как один из режимов работы.