¿Cuál es el principio del control vectorial del servomotor de CA??
1. Control vectorial de servomotores de inducción de CA.
El control de vectores es un aspecto esencial de la inducción de CA. servomotores. El concepto de manipulación de vectores fue propuesto por primera vez en 1971 por el erudito alemán F. Blachke. En un servosistema, Los servomotores de CC pueden alcanzar funciones dinámicas y estáticas excepcionales porque pueden controlarse mediante el flujo magnético del motor. (Fi) y corriente de armadura (I a), que son variables independientes. Además, el par electromagnético (Tm = KT Φ Ia) y el flujo magnético Φ son directamente proporcionales a la corriente de armadura Ia. Como resultado, el control es sencillo, y la función es lineal.
Para lograr características similares de un motor DC en un motor AC, es necesario simular un motor de corriente continua, calcular el campo magnético correspondiente y la corriente de armadura del motor de CA, y operarlo por separado e independientemente. Esto requiere convertir las tres variables que se cruzan (vectores) en cantidades equivalentes de CC (escalares), Establecer un modelo equivalente de un motor de CA., y operarlo de acuerdo con el método de control de un motor de CC..
El motor de CA asíncrono trifásico gira en un campo magnético Φ con una velocidad angular de ω0. La figura b muestra dos conjuntos de devanados con una diferencia espacial de 900, cual, cuando se reemplaza con una corriente CA con una diferencia de 900 entre las dos fases en cualquier momento α y β, da como resultado la misma velocidad angular del campo magnético giratorio de ω0 Φ como en la Figura a. Por tanto, los dos conjuntos de devanados de las figuras a y b son equivalentes..
La figura c muestra un modelo con dos devanados mutuamente rectos d y q. Cuando se conecta por separado con corrientes CC id e iq, establecen un campo magnético de orientación fija Φ. Cuando el devanado gira con una velocidad angular de ω0, el campo magnético establecido es también un campo magnético giratorio, con la misma amplitud y velocidad que la de la Figura a.
Conmutación de trifásico A, B, y sistemas C a sistemas bifásicos α、sistema β
Transformación de una A trifásica, B, y sistema C a un sistema α de dos fases、El sistema β implica convertir un motor de CA trifásico en un motor de CA bifásico equivalente.. Los devanados del estator del motor asíncrono trifásico en la Figura a son 120 grados de separación entre sí en el espacio. Aplicando corrientes alternas equilibradas iA, iB, y iC con una diferencia de fase de 120 grados en el tiempo, se produce un vector de campo magnético giratorio síncrono Φ en el estator con una velocidad angular de ω 0.
El efecto del devanado trifásico se puede aprovechar al máximo reemplazándolo por dos devanados α y β mutuamente rectos en el espacio., y aplicando corrientes alternas equilibradas iα e iβ con una diferencia de fase de 90 grados en el tiempo. La amplitud y velocidad angular del campo magnético giratorio Φ y ω. 0 son los mismos que los del devanado trifásico, y los dos conjuntos de devanados en las Figuras a y b se consideran equivalentes.
Utilizando la fórmula matemática de transformación de trifásica a bifásica, se puede calcular el campo magnético de CA equivalente del devanado de CA bifásico. Entonces, El campo magnético giratorio espacial que se produce es el mismo que el campo magnético giratorio que se produce en el sistema trifásico A., B, y devanados C. Alineando el eje del devanado de fase A en el devanado trifásico con los ejes de coordenadas α, el valor de corriente correspondiente iα e iβ se puede obtener basándose en la relación proporcional entre el potencial magnético y la corriente.
Otras cantidades físicas utilizadas en la conversión., siempre que sean cantidades de equilibrio trifásicas y cantidades de equilibrio bifásicas, se puede convertir de la misma manera. Esto convierte efectivamente un motor trifásico en un motor bifásico..
Transformación de rotación vectorial
Después de convertir un motor trifásico en un motor bifásico, Es importante sustituir el motor de CA bifásico por un motor de CC equivalente.. El devanado de excitación está representado por d y la corriente de excitación es id. El devanado del inducido está representado por q y la corriente del inducido es iq. Esto genera un campo magnético fluctuante fijo Φ que gira a una velocidad angular ω0 en el estator.. La transformación de un motor de CA bifásico a un motor de CC es esencialmente una transformación de vector a escalar., y de un sistema de coordenadas cartesiano estacionario a un sistema de coordenadas cartesiano giratorio.
Aquí es donde iα e iβ se convierten en id e iq, garantizando al mismo tiempo que la composición del campo magnético permanezca sin cambios. El vector de composición de iα e iβ está representado por i1, que se puede obtener proyectando Φ en la dirección y perpendicular a iα e iβ. Id e iq giran en el espacio a una velocidad angular ω0. La fórmula de conversión es la siguiente.:
Es necesario cambiar el sistema de coordenadas cartesianas y el sistema de coordenadas polares en el control vectorial.. i1 se calcula a partir de id e iq usando la fórmula.
El uso de transformación vectorial en un motor de inducción proporciona las mismas características de control que un motor de CC., manteniendo una estructura simple y confiable. La capacidad del motor no está limitada y la inercia mecánica es menor en comparación con un motor de CC equivalente..
2. Control vectorial de motores síncronos de CA.
Principios básicos
Los motores síncronos de CA se utilizan ampliamente en diversas industrias debido a su alta eficiencia y rendimiento superior.. El control vectorial es un método popular utilizado para regular la velocidad y el par de motores síncronos de CA.. En un motor de corriente continua, El par es directamente proporcional a la corriente del inducido., mientras que en un motor síncrono de CA, El par está determinado por la interacción entre el campo magnético del rotor y el campo magnético del estator..
El rotor de un motor síncrono de CA consta de imanes permanentes., que genera un campo magnético que interactúa con el campo magnético del estator generado por los devanados trifásicos. Un codificador detecta la orientación relativa de los polos magnéticos del rotor y los devanados del estator., que proporciona la retroalimentación necesaria para el control de vectores. Controlando la corriente que fluye a través de los devanados trifásicos., Es posible regular el par y la velocidad del motor..
El control vectorial garantiza que la corriente que fluye a través de los devanados del motor sea siempre perpendicular al campo magnético generado por el rotor., resultando en un par máximo. Estableciendo una conexión entre el campo magnético del imán permanente, fuerza electromotriz magnética de armadura, y par, El control vectorial permite un control preciso de la velocidad y el par del motor..
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