Diskuse Elektrika.cz

Měl bych dotaz co se v oblasti regulace otáček asynchronního motoru.
Která regulace as motoru (změnou skluzu, změnou kmitočtu statorového napětí, změnou počtu pólů) se nejvíce podobá regulaci SS pohonů a proc?

Na otázku nelze odpovědět. Stejnosměrné kolektorové motory mohou být konstruované jako sériové, derivační, s cizím buzením nebo s trvalými magnety. Každý z uvedených motorů má jinou zatěžovací charakteristik u i jiné vlastnosti při regulaci otáček. Dále můžete otáčky regulovat změnou buzení nebo změnou napájecího napětí, a to buď lineárně, nebo pulsně. Regulaci lze zapojit i v servosmyčce se snímačem otáček. Každý způsob regulace má jiné vlastnosti. S čím tedy chcete srovnávat?

Budem hadat chcete nahradit DC motor z riadenim za AC motor s frekvenčným meničom... (dance)

Bingo  ;)

Trošku popletená maturitní otázka.
Anebo vytvořená technikem teoretikem....
To je roční vyučování v předmětu Elektrické pohony.
"Docent Lumír Kule s ing. Zdeňkem Trinkewitzem by na velice zajímavou odpověď kolegy Štemberga reagovali: velice dobře, ale pokračujte ještě dále pane kolego"

... Ano prosím pane docente. Takže: když budeme hledat nějakou analogii a budeme mírně zjednodušovat (například, proto, že chceme nahradit motor s cizím buzením asynchronním motorem) pak sáhneme u asynchronního motoru po řízení otáček změnou kmitočtu statoru, protože ta je u asynchronního motoru obdobně takřka ideálně lineárně úměrná otáčkám, obdobně jako když regulujeme (též takřka lineárně) otáčky cize buzeného DC motoru napětím kotvy. A otáčky kmitočtem regulujeme obdobně též plynule v celém rozsahu otáček jako u DC motoru - budíme-li jej konstantně a zanedbáme-li reakci kotvy, nebo máme-li reakcii vykompenzovano u kompaudním vinutím. Ovšem u asynchronního motoru je to na rozdíl od DC motoru složitější s dosažitelným momentem v celém rozsahu regulace otáček. To nám náhradu DC motoru asynchronním motorem může i znemožnit. Nepřekročíme-li u asynchronního motoru moment zvratu a mezní výkon motoru a používáme-li jak u asynchronního motoru tak u DC motoru otáčkovou zpětnou vazbu, dá se říci, že při běžné dynamice pohonu jsou oba pohonné systémy od sebe navenek nerozeznatelné (až na tu uhlířinu).

.....( docent Kule) výborně, je vidět, že studujete dálkově a je cítit silný zkušenostní faktor. Podejte mi index a píší vám výbornou. Apropo, nechcete se podílet na novém vydání Příručky elektrických pohonů? Ono přece jenom od roku 1980, kdy jsme s kolegou Heřmanem dávali dohromady velkou příručku silnoproudé elektrotechnik y, tak se objevily nové zkušeností a nové technologie.

Na válcovně a ocelárně ve Vítkovicích bylo na příklad v 70 létech asi 500 jeřábů. Z toho polovina ( všechny technologické) byly se stejnosměrnými motory.
Technologické pohony, počínaje válcovacími motory byly všechny stejnosměrné. Mnohé zapojené v soustrojích Ward-Leonard, Ilgner, Kramer a dalších.

Následně se rotační měniče nahrazovaly tyristorovými měniči.
Teprve v 90. létech se začaly objevoval frekvenční měniče.

Dnes každý výrobce  FM dodá Uživatelskou příručku o 150-250 listech.
Parametrizace tvoří třetinu příručky a často se v ní "zabloudí".
Bez znalosti "pohonařiny" a značné praxe je to často trápení.
Jaké používáte srozumitelné Příručky pro "pohonáře"?

Pouze a jen vektorová regulace.
Vektorové řízení asynchronních motorů vychází z matematického modelu motoru.
Dík tomu  lze řídit  hodnoty magnetických toků a proudů ve stroji a tím i moment stroje.
Vektory veličin v modelu stroje jsou dále transformovánu pomocí Clarkovy či jiné transformace (oblíbený námět na dizertační práce všeho druhu)  do  souřadného systému svázaného s vektorem  rotorového nebo statorového magnetického toku.
Zvenčí se potom jeví zadávané hodnoty jako stejnosměrné.

No aby ne a o dvou z nejkrásnějších a nejzajímavější ch oborů elektrotechnik y. Pohonařině a přenosu signálů.
Fantastický pokrok byl, když se Edisonovi roztočilo omylem vadné dynamo, u kterého se chtěl přesvědčit, že napojením vodičů z jiného dynama bude podezřelé dynamo na svorkách vinutí jiskřit  a tím se přesvědčí jakoby šlusmetrem, že je průchozí. K jeho překvapení se roztočilo a tak byl vynalezen první použitelný výkonový motor.
To byl fantastický objev pro průmysl - přenos točivého momentu na dálku.  Nastal soumrak transmisí. Elektrina dostala svaly.
A já za svůj život prožil další fantastický pokrok, který pohonařině umožnila elektronika.
Teorie vědátorů se dostaly díky elektronice do praktického a běžného provozu. Za neskutečně krátkou dobu.
Objev polovodičů v roce 1947 a počítačů umožnil dnes v roce 1947 utopickou věc, že o ní nikdo ani nedokázal snít nebo fantazírovat. Dnes je ve skoro každém  frekvenčním měniči je výkonný počítač, který v reálném čase matematicky modeluje identický model poháněného motoru, a koriguje jej podle změřených hodnot (identifikace motoru) každý zlomek otáčky. A podle tohoto modelu řídí onen motor tak fantasticky, že navenek se chová jako ideální pohonná jednotka. Zadáváte mu otáčky a moment. A že motoru se v jeho řídícím počítači točí matemeticky modelované vektory a fázory vůbec nevíte a pokud to funguje vědět nemusíte.
Komu se to poštěstí za svůj život ve svém oboru zažít takový skok? Vždyť já jsem začínal na elektronkách. Z toho co jsem se učil od píky zůstaly dnes jen Kirhoffovy zákony, Ohmův zákon, Lenzovo pravidlo Booleova algebra, chyby měření, regulační obvody, zpětná vazba.... a matemetika.  Prostě jen základní teorie. A dostali je do nás kvalitně, všechna čest.

A dnes? Tohle je elektrotechnik a jako řemen, slaboproud svázaný na těsno se silnoproudem. A svázaný je matematikou. To je nádherná elektrotechnik a, chytré elektrony spolupracují se silnými. Koho tato banda elektronů chytí za srdce, toho nepustí. Kybernetika a pohonařina, jak se dnes říká mechatronika, to jsou  srdeční záležitosti.

Víte kolik elektronicky  řízených nebo spínaných motorků máte doma? Jen kolik jich je v počítači, jeden strčili i do každého mobilu, v každých ručičkových hodinách a náramkových hodinkách, v pračce, myčce, tiskárně jich je přehršel a v autě jich jsou desítky...Tako vá čtyřčlenná rodina bude mít doma přes stovku motorků, z toho většinu řízených elektronikou.  

Zajímavé je, že pro ventilátory s větším (> asi 4 kW) výkonem, to neplatí. Velký ventilátor se mi s vektorově orientovaným řízením nepodařilo rozběhnout. Bude to proměnnou zátěží v závislosti na otáčkách - při rozběhu je zátěžový moment téměř rovný nule. Pro ventilátory určitě frekvenční řízení na konstantní poměr U/f.

To Kurka: Ja vim ze jo, proto napsano kurzivou. Ale pro me je tohle vyssi divci.

Komu se to poštěstí za svůj život ve svém oboru zažít takový skok? Vždyť já jsem začínal na elektronkách. Z toho co jsem se učil od píky zůstaly dnes jen Kirhoffovy zákony, Ohmův zákon, Lenzovo pravidlo Booleova algebra, chyby měření, regulační obvody, zpětná vazba.... a matemetika.  Prostě jen základní teorie. A dostali je do nás kvalitně, všechna čest.

To je nádherný úvod do budoucí Příručky mechatronika ( pohonařiny)......73 and GL, de OK2BNG

Fantastický pokrok byl, když se Edisonovi roztočilo omylem vadné dynamo, u kterého se chtěl přesvědčit, že napojením vodičů z jiného dynama bude podezřelé dynamo na svorkách vinutí jiskřit  a tím se přesvědčí jakoby šlusmetrem, že je průchozí. K jeho překvapení se roztočilo a tak byl vynalezen první použitelný výkonový motor.
To byl fantastický objev pro průmysl - přenos točivého momentu na dálku.  Nastal soumrak transmisí. Elektrina dostala svaly.
A já za svůj život prožil další fantastický pokrok, který pohonařině umožnila elektronika.
Teorie vědátorů se dostaly díky elektronice do praktického a běžného provozu. Za neskutečně krátkou dobu.
Objev polovodičů v roce 1947 a počítačů umožnil dnes v roce 2016 utopickou věc, že o ní nikdo ani nedokázal snít nebo fantazírovat. Dnes je ve skoro každém  frekvenčním měniči je výkonný počítač, který v reálném čase matematicky modeluje identický model poháněného motoru, a koriguje jej podle změřených hodnot (identifikace motoru) každý zlomek otáčky. A podle tohoto modelu řídí onen motor tak fantasticky, že navenek se chová jako ideální pohonná jednotka. Zadáváte mu otáčky a moment. A že motoru se v jeho řídícím počítači točí matemeticky modelované vektory a fázory vůbec nevíte a pokud to funguje vědět nemusíte.

U nás vo firme s tým máme práve vynikajúce skúsenosti. Riadenie ventilátora frekvenčným meničom pri výkone 250-400kW nie je problém, používame riadenie DTC (priame riadenie momentu motora). Meniče majú na to priamo určené makro (PFC - pump/fun control).

Skutečně, pro pohon babosedu či něčeho podobného není třeba sofistikované řízení.
Nicméně je to jen otázka ručního nastavení regulátorů a ne za všech okolností věřit autotuningu.

To Kurka:
Výkonová elektronika je dobré vzrůšo ...
Ovládat mikroprocesore m tisíce ampér je dost slušný adrenalin a to ještě za něj dostanu zaplaceno ...

Zátěžový moment od stlačování vzduchu je sice nulový, ale moment setrvačnosti je obrovský, velká hmota lopatek na velkém rameni.

Ano, problém není ve vektorovém řízení, ale v identifikaci motoru. Ta se musí provádět na motoru s odpojenou zátěží, což u axiálních ventilátorů, kde rotor je samotné lopatkové kolo nejde a měření hribě zkreslí velký moment setrvačnosti rotoru s lopatkami..
Takže je pak motor chybně zidentifikovan ý a regulace otáček samozřejmě nefunguje. Nota bene ještě u ventilátorů apod. příkon motoru s otáčkami takřka kvadraticky roste.
Sice se díky tomu dá ušetřit na velikosti měniče, ale zase se musí pro jeho nastavení něco umět a znát, nebo vybrat specializovaný typ.
Prvotní identifikaci motoru vektorovým měničem (autotuning, autoidentifica tion)  lze udělat (spustit)  i částečně bez pohybování rotorem (změření odporů a impedancí v klidu motoru) a zbytek parametrů doplnit do měniče ručně podle tabulek motorů.

Prostě vektorové řízení na ventilátorech možné je a dává naopak velmi dobré výsledky, zejména ve vyšší účinnosti celého soustrojí, pokud jede na částečný výkon.
Což u tahových spalinových ventilátorů, ventilátorů chladicích věží a tunelových komplexů jsou takové energetické úspory, že se elektronické řízení motorů zaplatí za 2-3 roky provozu.

Len tak na okraj.

Používame prevažne meniče ABB ACS800.
Tie si vedia urobiť magnetizačný chod úplný (motor sa bude točiť - je odpojený od záťaže) alebo redukovaný (motor stojí, lebo sa nedá odpojiť od záťaže).
Ani pri použití redukovanej identifikácie som nezaznamenal nejaké problémy v riadení momentu.