Kann ich mit dieser Methode einen Drehstrom-Induktionsmotor antreiben?

Ich habe eine Idee, Induktionsmotoren auf eine neue Art anzutreiben. Ich nenne es Variable Torque Drive (VTD). Sie alle kennen VFD, die eine variable Frequenz verwenden und versuchen, das Drehmoment konstant zu halten. Diese Methode ist umgekehrt. Lassen Sie mich erklären.

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Angenommen, ich habe diese seltsame Delta-Konfiguration, um Phasenspulen anzutreiben. Denken Sie daran, dass ich die RMS-Amplitude der Antriebsströme wie in der Abbildung rechts steuern kann. Aus irgendeinem Grund kann ich die Frequenz nicht ändern, aber ich habe die volle Kontrolle über die Amplitude. Sie sehen die Wellenform der einzelnen Phasenströme in der Abbildung. Wie Sie wissen, erhöhen Sie das Drehmoment, wenn Sie die Phasenströme erhöhen.

Nehmen wir nun an, ich habe eine konstante Frequenz von 100 Hz und ich kann 0 bis 100 Ampere RMS-Ströme liefern. Versuchen Sie bitte, Ihr bisheriges Wissen über klassische Fahrmethoden beiseite zu legen. Wie gesagt, ich habe die volle Kontrolle über die Amplitude und wenn ich keinen Stromfluss auf Feldspulen zulasse, fließen keine Ströme.

Da ich also Feldspulen mit 100 Hz antreiben kann, beträgt ihre Synchrondrehzahl 100 * 60 = 6000 U / min max. Nehmen wir nun an, ich möchte einen belasteten Motor mit 10 rad / s antreiben. Die Last beträgt 10 KN und ich kann bis zu 20 KN an die Last liefern. Ich habe auch Geschwindigkeitssensoren auf der Rotorseite. Zuerst werde ich 15 KN an die Last liefern, und wenn ich eine Geschwindigkeit nahe 10 rad/s erreiche, reduziere ich die gelieferte Leistung auf 5 KN, dann, nachdem die Geschwindigkeit auf ein Niveau unter 10 rad/s gesunken ist, erhöhe ich sie auf 12 KN, dann 8 KN und so weiter, bis ich die Geschwindigkeit bei 10 rad/s ausreichend regele. Sehen Sie sich die Abbildung unten an, um es besser zu verstehen.

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Die Frage ist, da meine Synchrondrehzahl 6000 U / min beträgt, kann ich mit dieser Methode einen Induktionsmotor antreiben und die Drehzahl von 0 auf 5880 U / min steuern (ich dachte, der Schlupf könnte 2 % betragen). Wenn ja, gibt es eine solche Methode? Wenn nicht, begründen Sie bitte warum. Danke.

Dies ist die Methode, die verwendet wurde, bevor VFD verfügbar war. Dies ist nicht machbar, da die Steuerung der Amplitude das Ablassen großer Wärmemengen erfordert. Es funktioniert auch nur mit asynchronen Antrieben.
@Christian Alle erzählen mir immer wieder von der Hitze. Wärme kommt vom Stromfluss durch Feldspulen und Wirbelstrom im Rotor, richtig? Was ich nicht verstehe, ist, dass Sie bei einer Last von 10 KN sowieso Phasenströme für 10 KN liefern müssen. Warum habe ich also Abwärme? Wenn überhaupt, erhalte ich Feedback von den Geschwindigkeitssensoren, damit ich weiß, wann ich die Stromamplitude erhöhen oder verringern muss, sodass ich denke, dass diese Methode thermisch besser ist als die klassischen. Außerdem verwende ich keine Widerstände, um die Amplitude zu steuern, ich habe einen etwas komplexeren Mechanismus.
10 Kelvin-Newton Belastung?
@winny Oh komm schon! Sie wissen, es ist Kilo Newton.
Das ist eine Kraft, kein Drehmoment.
@Alper91 wie steuerst du die Amplitude? Sie sagten, Sie wollen nicht darüber reden, aber es ist der Kern des Problems.
@Christian Es hat fast 6 Monate gedauert, einen so komplexen Treiber zu entwerfen. Wie soll ich das in ein paar Sätzen erklären? Ich kann nur sagen, dass ich einen speziellen Wechselrichter und Treiber verwende, der es mir ermöglicht, den Strom zu stoppen / zu starten und zu steuern, er kann (theoretisch) ein Auto mit einer 48-V-Batterie fahren und ist für batteriebetriebene Induktionsmotoranwendungen geeignet. Zum Beispiel Elektroautos. Wie auch immer, das sollte nicht das Problem sein, was ich wissen muss, ist, ob es einen Fehler im Konzept gibt. Ich hoffe, dafür ein Patent anmelden zu können, und ich muss alle Gegenargumente zu dem Konzept kennen.
OK. In diesem Fall habe ich nichts mehr hinzuzufügen, was für Sie von Nutzen sein könnte.
@ Alper91 Interessantes Zeug. Sie variieren die Amplitude und nicht die Frequenz. Nun, Sie brauchen immer noch eine Art Wechselrichter. Sie haben das gezeigt, aber wenn Sie eine konstante Frequenz machen, spart das ein paar Cent? Bei niedriger Geschwindigkeit werden die Leute dies verstehen, sie werden denken, dass es nicht sparsam mit der Batterie ist. Saugen Sie irgendwie die Leistung über den Wechselrichter aus dem Rotor. Ist dies Ihr Grund für die Verwendung des Dreifachbrücken-Wechselrichters, was nicht einfach ist auf dem sporren? Ich beobachte Ihren Beitrag und bete, dass er nicht herabgestuft wird. Haben Sie die Effizienz Ihres Motorantriebs gemessen?
@Autistic danke, ich hoffe das gleiche. Diese Methode spart viel Geld. Zumindest in Simulationen. Ich habe die Effizienz noch nicht gemessen, weil ich gerade den Treiber entworfen und in die Produktion geschickt habe und ich noch einen guten kleinen Induktionsmotor finden muss, um meinen Treiber zu testen. Ich habe einen online bestellt, aber es war nutzlos, weil meine Methode einen Induktionsmotor mit kleiner Phaseninduktivität erfordert, aber der, den ich erhielt, hatte 250 mili Henries. Tesla-Automotoren (Induktionsmotor) haben sehr kleine Induktivitäten (200 uH). Mein Treiber ist sehr effizient und benötigt weniger Spannungspegel als andere auf dem Markt.
@Autistic Ich verstehe, dass ich für dieses spezielle Feld (Elektroautos) 3 Parameter zählen muss, Motorlast, Drehmoment und Geschwindigkeit. Sie kombiniert zu einer Differentialgleichung 3. Grades mit 3 Variablen. Aber für elektronische Systeme sollte es kein Problem sein. Mein Algorithmus ist einfach. Wenn Sie eine Geschwindigkeit (unter der Synchrongeschwindigkeit) wünschen, beginnen Sie, die Phasenströme zu erhöhen, und wenn Sie sie überschreiten, beginnen Sie, sie zu verringern, wenn die Geschwindigkeit abnimmt, beginnen Sie, die Ströme zu erhöhen. Das System wird schließlich in ein stabiles Regime gelangen.
@Autistic Ich verwende keine spezielle Ausrüstung, um den Rotor zu kühlen. Der Grund, warum ich diese Konfiguration verwende (angenommen, Sie haben sich auf die Delta-Konfiguration mit 3 separaten Treibern bezogen), ist, dass ich 3 Treiber für jede Phase habe. Ein Treiber treibt eine Phase an. Ich kann nichts dagegen tun. Es ist für den Betrieb unerlässlich.

Antworten (2)

In den letzten 25 Jahren hat es eine enorme Menge an Evolution und Technologie gegeben, die in die Steuerung von 3-Phasen-Antrieben mit variabler Frequenz eingeflossen ist. Details darüber zu diskutieren, wie man es in einer neuen Methode oder besser macht, würde den Rahmen eines Forums wie diesem sprengen, wäre aber eine gute Grundlage für eine Doktorarbeit.

Ein guter Ausgangspunkt für Ihre Studie ist die Vektormodussteuerung, die normalerweise einer von 3 Standardmodi ist, um einen handelsüblichen VFD-Antrieb zu betreiben.

Konstantes Drehmoment ist ein Standardmodus in den meisten VFDs - ABER wenn Sie über einen 50- oder 60-Hz-Motor sprechen - warum sollten Sie sich für einen Betrieb mit 100 Hz entscheiden, ES SEI DENN, Sie hätten eine Verringerung des Drehmomentbedarfs in Ihrem Bereich von 60 Hz - 100 Hz? Meiner Erfahrung nach hat jeder 3-Phasen-Motor mit einer Nenndrehzahl von 60 Hz eine Reduzierung der Drehmomentkapazität für Drehzahlen über 60 Hz.

Sie sollten auch etwas lesen und die Klimmzug-Drehmomentkurve studieren, die seit 75 Jahren ein fester Bestandteil der Motortheorie und der Motorhandbücher ist. Wenn Sie ein gutes Verständnis dafür bekommen, wie Vektorsteuerungsmodi diese Drehmomentkurve bei verschiedenen Geschwindigkeiten manipulieren, haben Sie eine Grundlage, mit der Sie beginnen können.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Danke für die Antwort. Aber ich spüre, dass Sie andeuten, dass dies nicht funktionieren wird. Ich glaube tatsächlich, dass ich die Vektorsteuerungsmethode verstanden habe, und ich kann sehen, dass der Wechselrichter im FOC eine Reaktion auf die Änderung des Schlupfs vornimmt. Dies geschieht sowohl über die Steuerung der Frequenz als auch der Amplitude, aber bei FOC ist die Amplitudensteuerung sehr begrenzt, während die Frequenzsteuerung einen großen Bereich hat. Ich habe eine gemeinsame Antwort von allen, dass selbst diese Methode funktioniert, sie wird thermisch versagen. Ich möchte verstehen, warum? Es scheint, dass das einzige Hindernis bei der Methode das Wärmemanagement ist. Und ich habe es immer noch nicht verstanden.
Ich spreche nicht das Problem der thermischen Hitze an. Ich bezweifle Ihre Fähigkeit, bei Drehzahlen über 60 Hz ein erhebliches konstantes Drehmoment zu erzielen. Ich habe große PS-Motoren für den Betrieb im Bereich von 60 bis 80 Hz eingerichtet, und diese Anwendungen beginnen immer mit dem Verständnis, dass Geschwindigkeiten in diesen Bereichen weniger Drehmoment erfordern, als für den Motor ausgelegt ist. Können Sie einen Test durchführen, um die Drehmomentfähigkeit in den Drehzahlbereichen über 60 Hz grafisch darzustellen? Wenn das Drehmoment in der Grafik bei 60 bis 100 Hz abfällt, wäre Ihr Modus kein konstantes Drehmoment.

Die Drehzahl eines Induktionsmotors kann nur durch Ändern der Synchrondrehzahl durch Ändern der Frequenz der zugeführten Leistung oder durch Ändern des Motorschlupfes gesteuert werden. Die von Ihnen beschriebene Methode ist eine Möglichkeit, den Motorschlupf zu ändern. Der Großteil der in einem Induktionsmotor erzeugten Wärme wird aufgrund von Schlupf im Rotor erzeugt. Die im Rotor erzeugte Wärme ist der Schlupfprozentsatz multipliziert mit der vom Stator auf den Rotor übertragenen Leistung. Aus diesem Grund ist die Drehzahlregelung mit dieser Methode nur bedingt sinnvoll, vor allem zur Drehzahlregelung kleiner Ventilatoren.

Dies wird in meiner Antwort auf diese Frage veranschaulicht und erklärt

Danke für die Antwort. Aber um den Schlupf zu erhöhen, muss ich auch das Drehmoment verringern, also den Phasenstrom, also die Leistungsübertragung auf den Rotor. Kompensiert das nicht die Wärmeabfuhr?
Siehe Link zu meiner Antwort hinzugefügt. Es kommt darauf an, wie viel Strom die Last benötigt.
@ charles cowie Wenn es für ein Auto ist, brauchen Sie ein gutes niedriges Drehmoment, es sei denn, Sie möchten eine Kupplung haben, die rutscht. Andernfalls würde das Auto die Haut nicht von einem drei Tage alten Milchreis abziehen etwas ?
@Autist Ja. Die Steuerung von Induktionsmotoren durch Erhöhung des Schlupfes ist nicht gut für Lasten, die ein Drehmoment bei niedriger Drehzahl erfordern. Die einzigen solchen Lasten sind Lüfter und Kreiselpumpen.
Kann ich mit dieser Methode einen Drehstrom-Induktionsmotor antreiben?
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