امروزه در صنعت، ماشینهای متفاوت و با سرعت های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد كه موارد قابل ذكر عبارتند از : ماشین برش فلزات ، چرثقیل الكتریكی ، ماشینهای مربوط به حمل ونقل وانواع مختلف وسایل چاپ ، معدن ذغال سنگ و صنایع دیگر .برای مثال چرخاننده الكتریكی در ماشین برش فلزات ، سرعت سیستم می باید مطابق با نوع كار ، فلز و كیفیت نوع برش واندازه قطعه مورد نظر ، قابل تنظیم باشد . در كلیه ماشین آلات ذكر شده ، چرخاننده باید مجهز به كنترل سرعت باشد تا بتواند كمیت تولید زیاد ، شرایط كار مطلوب و كیفیت محصول خوب باشد . توسط كنترل سرعت می توان سرعت چرخاننده را به میزان مورد نیاز جهت انجام مراحل كار تغییر داد . مفهوم كنترل سرعت یا تنظیم نبا ید شامل تغییر طبیعی در هنگام اخذ بار شود . تغییر سرعت مورد نیاز در روی موتور چرخاننده و یا عنصر مرتبط به موتور چرخاننده انجام می گیرد ، كه ممكن است این عمل با دست توسط اپراتور و یا به طور اتوماتیك توسط وسایل كنترل انجام گیرد . امروزه تنظیم سرعت توسط مدار الكتریكی توسعه یافته و از نظر اقتصادی و نتایج حاصله بر كنترل مكانیكی ارجحیت دارد .موتورهای آسنكرون سه فاز به خاطر امتیازات چشمگیرشان در صنایع كاربرد متنوعی دارند . از آن جمله در سیستمهای محركه ای كه نیاز به تغییر وتنظیم دور دارند بیشتر وبیشتر بكار گرفته می شوند .


كنترل سرعت موتورآسنكرون با اعمال مقاومت در مدار رتور (تغییرات لغزش)


 


سرعت موتور اندوكسیونی را می توان با قرار دادن مقاومت در مدار رتور كنترل نمود نرمی كنترل سرعت بستگی به تعداد مراحل مقاومت مورد استفاده دارد كنترل در جهت كاهشی از مقدار مبنا می باشد .


به عنوان مقاومت متغییر می توان از رئوستای معمولی پتانسیومتر یا مقسم ولتاژ استفاده نمود اما امروزه ترجیحاً از مقاومت های الكترونیكی استفاده می شود . با گذاشتن یك مقاومت اضافی در مدار رتور ماشین ، شكل منحنی گشتاور- سرعت آن را تغییر داد . منحنی های مشخصه گشتاور – سرعت حاصل شكل زیر نشان داده شده است.


          اگر منحنی گشتاور- سرعت بار به صورت نشان داده شده باشد تغییر مقاومت رتور باعث تغییر سرعت كار موتور می شود . ولی گذاشتن مقاومت اضافی در مدار رتور یك موتور القایی بازده ماشین را به شدت كم می كند . به خاطر مساله كاهش بازده این روش كنترل سرعت تنها برای فواصل زمانی كوتاه به كار می رود .  جهت استفاده كامل از موتور ، تغییر سرعت می بایددر كوپل ثابت انجام گیرد رنج كنترل ثابت ثابت نبوده و بستگی به مقدار بار دارد . با كاهش سرعت به طور قابل ملاحظه ای مشخصه ،سختی خود را از دست می دهد حد كنترل سرعت 2:1 تا 3:1 می باشد . می باید متذكر شد كه كنترل سرعت در این روش مستلزم افت انرژی است افت ها در مدار رتور مستقیماً متناسب با لغزش است یعنی :                               P1s=2.


كنترل سرعت موتور القایی با تغییر قطب :


 


این روش برا ی موتورهای رتور قفسی مناسب است ، زیرا در ماشین های رتور سیم پیچی كه برای تعداد قطب معینی سیم پیچی شده اند ، مشكلات اضافی پدید خواهد آورد.


سرعت سنكرون (سرعت زاویه ای ) یك موتور اندوكسیونی تابعی از فركانس منبع f  و تعداد جفت قطب ها p  سیم پیچی استاتور می باشد .


                                                                               wO=


یا بر حسب r.p.m   خواهد بود :


                                                                                 no=


 


مشاهده می گردد كه سرعت ممكن است با تغییر جفت قطب های سیم پیچی استاتور تغییر كند . در تغییر قطب های موتور سیم پیچی هر فاز متناوباً به دو قسمت مساوی تقسیم می گردد و با كلیدی می توان سیم پیچ ها را سری یا موازی كرد كه تعداد جفت قطب ها نصف شده و در نتیجه سرعت 2 برابر سرعت سنكرون می شود . اما در این حالت نمی توان تغییرات پیوسته در سرعت ایجاد كرد .


با به كار گیری تنها یك سیم پیچ می توان تعداد زوج قطب مختلف را تحقق بخشید . این روش اقتصادی تر بوده ، اما قسمتی از سیم پیچ زیر فشار حرارتی بیشتری قرار می گیرد     ( زیرا دائم زیر ولتاژ خواهد بود ) .


اتصال دالاندر :


اتصال دالاندر یا سیم پیچ توزیع شده در استاتور ، حالت خاصی از كنترل دور موتور القایی با تغییر تعداد قطب های سیم بندی است كه در آن سیم پیچی هر فاز استاتور به دو نیم سیم پیچ تقسیم می شود . در اثر تغییر اتصال نیم سیم پیچ های هر فاز از اتصال سری به موازی تعداد قطب ها نصف و سرعت دو برابر می شود . به این ترتیب فقط به كمك یك سیم پیچی می توان دو سرعت مختلف را بدست آورد و در هر دو حالت تمام سیم پیچ ها وتمام شیارها فعال بوده و نسبت به موتور با سیم پیچ های مجزا از ظرفیت بیشتری برخوردار است . دو حالت اتصال موتور القایی نشان داده شده در شكل  مثلث – ستاره دوبل  نامیده می شوند .


 


 


 


در اتصال سری دو نیم سیم پیچ ، اتصال موتور به صورت مثلث و در اتصال موازی دو نیم سیم پیچ ها ، اتصال موتور به صورت ستاره است كه باعث می شود با دو برابر شدن سرعت ، قدرت موتور نیز تقریباً 1/5  برابر شود و گشتاور تقریباً ثابت باقی بماند . بنابراین از اتصال دالاندر برای محركهای با گشتاور ثابت استفاده می كنند .


تغییر سرعت از طریق تغییر قطبها به سه صورت زیر انجام می گیرد :


1- تغییر سرعت تحت گشتاور ثابت


 برای سرعت پایین اتصال مثلث بوده و برای سرعت بالا اتصال بصورت ستاره دوبل است . قدرت تحت سرعت بالا نسبت به قدرت تحت سرعت پایین افزایش یافته است ، افزایش سرعت با افزایش قدرت همراه بوده پس گشتاور ثابت است.


 


                                         


 


2- تغییر سرعت تحت قدرت ثابت


در هر دو اتصال سرعت زیاد وسرعت كم توان خروجی موتور تقریباً ثابت است.


                                                 


 


3- تغییر سرعت تحت گشتاور و قدرت متغییر


گشتاور موتور مانند بارهای پنكه ای با تغییر سرعت تغییر می كند .


                                                 


                                


كنترل سرعت با تغییر قطب بر حسب فركانس منبع و تعداد جفت قطب ها سرعت ثابتی می دهد . برای مثال برای موتور های 4 سرعته و با فركانس 50 هرتز سرعت های زیر وجود دارد .


(1500/100/750/500 )   (3000/1500/750/500 )              


 


( 3000/1500/1000/500 )   ( 1000/750/500/375 )              


 


از سرعت هائی كه در بالا ذكر شد دیده می شود رنج كنترل سرعت از 6:1  تا 8:1   است و افزایش این رنج نیز غیر عملی است . برای سرعت 375 r.p.m   لازم است موتوری با اندازه خیلی بزرگ طراحی شود .


كنترل سرعت با تغییر فركانس خط


اگر فركانس الكتریكی ولتاژ اعمال شده به استاتور یك موتور القایی تغییر كند ، آهنگ چرخش میدانهای مغناطیسی آن nsync    نیز متناسب با فركانس می كند ، و نقطه بی باری منحنی مشخصه گشتاور – سرعت نیز به همراه آن تغییر می كند . سرعت سنكرون موتور در شرایط نامی را سرعت پایه می نامند . با استفاده از فركانس متغییر می توان سرعت موتور را در بالاتر یا پایین تر از سرعت پایه كنترل كرد . با این كنترل می توان سرعت موتور را در گستره ای از حدود 5 درصد سرعت پایه تا دو برابر سرعت پایه كنترل كرد. ولی این نكته مهم است كه محدودیت های ولتاژ و گشتاور خاصی با فركانس در نظر گرفته شود ، تا عملكردی مطمئن به دست آید . وقتی موتور با سرعتی پایین تر از سرعت پایه كار می كند ، باید ولتاژ پایانه ای اعمال شده به استاتور برای داشتن عملكرد مناسب كاهش یابد ولتاژ پایا نه ای اعمال شده به استاتور باید با كاهش فركانس استاتور به طور خطی كم شود . این فرایند را تنزل می نامند اگر این كار انجام نشود فولاد هسته موتور القایی اشباع شده ، جریانهای مغناطیس شدیدی در ماشین جریان می یابد .


برای اینكه این جریانهای مغناطیس شدید به وجود نیاید، در مواردی كه فركانس از فركانس نامی موتور كمتر می شود معمولاً ولتاژ استاتور را متناسب با فركانس كم می كنند. هر گاه ولتاژ اعمال شده به یك موتور القایی در فركانسهای زیر سرعت پایه به طور خطی تغییر یابد ، شار موتور تقریبا ثابت می ماند . بناباین گشتاور ماكزیممی كه موتور می تواند تأمین كند نسبتاً بالا می ماند . ولی ماكزیمم توان مجاز موتور باید با كاهش فركانس به طور خطی كم شود تا از گرم شدن مدار استاتور جلوگیری شود . توان داده شده به موتور القایی سه فاز عبارت است از :


                                                                  


 


 


اگر ولتاژ VL  كم شود  ، توان ماكزیمم نیز باید كم شود ، و گر نه جریان زیادی از موتور می گذرد كه میتواند باعث افزایش شدید گرمای موتور شود .


                                                             منحنی مشخصه گشتاور –سرعت برای تمام فركانسها      


كنترل سرعت با تغییر ولتاژ خط


گشتاوری كه یك موتور القایی تولید می كند با مربع ولتاژ اعمال شده به آن متناسب است. اگر مشخصات گشتاور- سرعت مطابق شكل زیر باشد ، با تغییر ولتاژ خط می توان سرعت موتور را در گستره محدودی كنترل كرد . این روش كنترل سرعت گاهی اوقات در موتورهای كوچك كرداننده پنكه ها به كار می رود . این تغییر ولتاژ پایانه استاتور می تواند توسط اتو ترانسفورماتور با خروجی متغییر انجام گیرد . یكی دیگر از روشهای تغییر ولتاژ استفاده از كنترل كننده های حالت جامد یا الكترونیكی است . اتو ترانسفورماتور به ماشین ولتاژ سینوسی اعمال می كند ، اما كنترل كننده های حالت جامد ولتاژ غیر سینوسی برای موتور فراهم می نمایند .


كنترل سرعت توسط تغییر فركانس لغزش


در این روش سرعت یك موتور القایی با تزریق كردن ولتاژی به مدار رتور تحت كنترل در می آید البته لازم است فركانس ولتاژ اعمال شده با فركانس لغزش یكسان باشد . وقتی ولتاژی اعمال می كنیم كه در فاز مخالف نسبت به نیروی محركه الكتریكی رتور القا شده قرار دارد ، مقاومت رتور را افزایش می دهد ، در صورتی كه وقتی ولتاژی اعمال می كنیم كه هم فاز با نیروی محركه الكتریكی رتور القا شده می باشد مقاومت آنرا كاهش می دهد ( بطور متعادل ) لذا به وسیله تغییر دادن مقاومت رتور ، می توان سرعت را كنترل كرد . چنین روشی از نوع كنترل سرعت را سیستم كرامر (Kramer)   می نامند . كه در مورد موتورهای بزرگ 5000 قوه اسبی یا بالاتر ار آن بكار می رود.


 


مبدل فركانسی وارد – لئونارد  (ward – Leonard ) 


 شكل زیر نشان دهنده مبدل فركانس وارد – لئونارد است مبدل فركانسی واقعی در قسمت سمت راست شكل ملاحظه می شود ( رتور سیم پیچی ) . دو ماشین آسنكرون رتور قفسی سایر اجزاء تشكیل دهنده این مدارند . بدین وسیله موازنه مطلوبی برای انرژی ماشین ها و شبكه موجود خواهد بود. امتیاز این مدار تغییر دوری پیوسته در محدوده وسیعی است .


              


 


                             


ماشینی كه خود مبدل فركانسی است ( موتور شراگ - ریشتر  (Schrage - richter)یا شربیوس (scherbius )  )


 


این موتور در سال1912 توسط شراگ و ریشتر توسعه یافته و نام آنان را به خود گرفته است .این موتور با تغذیه رتوری و نوع شنت است كه جاروبك متغییر كموتاتور سه فاز القایی است كه برای كنترل سرعت و هم بهبود ضریب قدرت قابلیت تنظیم دارد .


در حقیقت این موتور القایی حلقه های لغزان قابل تنظیم دارد . در این موتور سه سیم پیچی وجود دارد دو تا از سیم پیچها در روتور و سومی در استاتور قرار گرفته اند مانند شكل زیر


                                              


وضعیت سه سیم پیچی به شرح زیر است :


1- سیم پیچ تحریك : این سیم پیچ در قسمت پایین شیارهای رتور قرار گرفته است و از طریق حلقه های لغزان و جاروبك ها با فركانس شبكه تغذیه می شود این سیم پیچ ها شار كاری در ماشین تولید می كند .


2- سیم پیچی هدایت : این سیم پیچ غالباً بنام سیم پیچ جبرانگر یا سیم پیچ سوم خوانده می شود این سیم پیچ نیز در بالای روتور جا داده می شود و مشابه سیم بندی آرمیچرهای ماشین های dc  به كموتاتور متصل می شود .


3- سیم پیچی استاتور : این سیم پیچی در شیارهای استاتور قرار می گیرد ولی انتهای سیم پیچی هر فاز به یك جفت زغال وصل می شود كه بر روی كموتاتور قرار داده می شوند این ذغالها بر روی دو قطعه مجزای نگهدارنده جاروبك قرار گرفته اند كه برای چرخش در دو جهت مخالف هم طراحی شده اند .


 


مدار كاسكاد  :


شكل زیر مدار كاسكاد یك موتور آسنكرون روتور سیم پیچی و یك موتور جریان دائم تحریك مستقل را نشان می دهد . موتور جریان داتم توسط مبدل استاتیكی ( یكسو ساز ) از طریق شبكه تحریك می گردد . اما تغذیه مدار آرمیچر از طریق رتور موتور آسنكرون رتور سیم پیچی عملی می شود . برای این منظور جریان متناوب توسط یكسو سازی به جریان مستقیم تبدیل گردیده و توسط مقاومتی به مدار آرمیچر منتهی می شود . در اینجا مقاومت جهت كوپلاژ دو ماشین بوده و ضمن كار اتصال كوتاه می گردد . بدین ترتیب از رتور موتور آسنكرون رتور سیم پیچی شده استفاده می شود . ماشین جریان داتو در مقایسه با ماشین آسنكرون كوچك می باشد ، زیرا UA=UR   است . دو ماشین مضافاً كوپلاژ مكانیكی هستند .خوبی مدار كاسكاد در آنست كه از قابلیت تنظیم دور نسبتاً آسان ماشین جریان دائم جهت تنظیم دور ماشین آسنكرون استفاده می شود . علاوه بر آن توان الكتریكی رتور موتور آسنكرون به شكل انرژی مكانیكی روی محور مشترك بر گردانده می شود .


                    


 


 


 


محرك های تنظیم پذیر سرعت  (Adjustable Speed Drive)


 


در این بخش كاربر نیمه هادی های قدرت در سیستمهای كنترل سرعت از نوع ایستا یا استاتیكی هستند . باید دانست كه تركیب سیستمهای الكترونیك قدرت (مانند كنترل كننده های ولتاژ ) و متوتورهای الكتریكی همراه با مكانیسم كنترل آنها را محركهای تنظیم پذیر سرعت می نامند كه ما به اختصار آنرا ASD می نامیم . در حقیقت این محرك ها قابل تنظیم بوده و برای كنترل سرعت یا كنترل دور موتورهای الكتریكی مورد استفاده قرار می گیرند .


محركهای تنظیم پذیر سرعت (ASD) برای كنترل سرعت موتورهای القائی از نقطه نظر كاربرد به سه دسته تقسیم می شوند:


1- ASD از نوع ولتاژ متغییر و فركانس ثابت


در اینگونه سیستمها دامنه ولتاژ اعمالی به استاتور كنترل می شود . برای این مقصود از كنترل كننده ولتاژ در سر راه موتور استفاده شده است . این نوع محرك ها در سطوح قدرت متوسط و پایین مورد استفاده قرار می گیرند . برای مثال می توان از بادبزن های نسبتاً بزرگ یا پمپ ها نام برد . در این روش ولتاژ استاتور را می توان بین صفر و ولتاژ اسمی در محدوده زاویه آتش بین صفر تا 120 درجه تنظیم و كنترل نمود . این سیستم بسیار ساده بوده و برای موتورهای القائی قفس سنجابی كلاس D با لغزش نسبتاً بالا( 10 تا 15 درصد ) مقرون به صرفه است . عملكرد این محركها زیاد جالب توجه نیست .


 


2- ASD از نوع ولتاژ و فركانس متغییر


اگر منبع تغذیه استاتور از نوع فركانس متغییر انتخاب شود ، عملكرد محرك های تنظیم پذیر سرعت (ASD) بهبود می یابد . باید دانست كه شار در فاصله هوایی متورهای القائی با ولتاژ اعمالی به استاتور متناسب بوده وبا فركانس منبع تغذیه نسبت عكس دارد . بنابراین اگر فركانس را كم كنیم تا كنترل سرعت در زیر سرعت سنكرون امكان پذیر گردد و ولتاژ را معادل ولتاژ اسمی ثابت نگه داریم ، در این صورت شار فاصله هوایی زیاد می شود . برای جلوگیری از بوقوع پیوستن اشباع بخاطر افزایش شار ، ASD از نوع فركانس متغییر باید از نوع ولتاژ متغییر نیز باشد تا بتوان شار فاصله هوایی را در حد قابل قبولی نگه داشت ، معمولا به این سیستم كنترل ، سیستم كنترل V/F ثابت نیز گفته می شود . یعنی اگر فركانس را كم كردیم باید ولتاژ را طوری كم كنیم كه شار در فاصله هوایی در حد اسمی خود باقی بماند . از این سیستم برای كنترل سرعت موتورهای قفس سنجابی كلاسهای A، B ،C، D استفاده می شود .   


 


3-ASD كه بر اساس بازیافت توان لغزشی كار می كند


در این سیستمها با استفاده از مدارهای نیمه هادی قدرت كه به پایانه رتور وصل می شوند ، بازیافت توان( یا توان برگشتی) در فركانس لغزشی به خط تغذیه موتور منتقل می گردد . باید دانست فركانس لغزشی از حاصلضرب فركانس منبع و لغزش موتور بدست می آید. بطور كلی در این طرح بر روی مدار رتور كنترل خواهیم داشت . در اینجا متذكر می شویم كه ASD از نوع فركانس متغییر بر دو نوع است :


الف : طرح های حاوی ارتباط DC (جریان مستقیم)


ب : سیكلو كنورتورها


در طرح های حاوی ارتباط DC منبع تغذیه AC توسط یكسوساز ، یكسو شده و سپس توسط اینورتر مجدداً به منبع AC دست می یابیم . اینورتر ها بر دو نوع اند :


1= اینورترهای تغذیه ولتاژ (اینورترهای ولتاژ )


2= اینورترهای تغذیه جریان ( اینورترهای جریان )


در اینورترهای ولتاژ ، متغییر تحت كنترل همان ولتاژ و فركانس اعمالی به استاتور است . در اینورترهای جریان بر دامنه جریان وفركانس استاتور كنترل داریم . اینورترهای ولتاژ بر دو نوع اند :


1=اینورترهای با موج مربعی


2= اینورترهای با مدولاسیون عرض یا پهنای پالس (PWM) .


 


 


 


كنترل دور موتور القائی سه فاز توسط اینورتر منبع جریان


1- تركیب اساسی مبدلها


سرعت یك موتور القائی توسط سرعت سنكرون ولغزش رتور تعیین می گردد . سرعت سنكرون بستگی به فركانس تغذیه دارد و لغزش را می توان با تنظیم ولتاژ و جریان اعمالی به موتور تغییر داد . به طور كلی روشهای كنترل دور موتورهای القائی را می توان بصورت زیر تقسیم بندی نمود :


            1-  ولتاژ متغییر ، فركانس ثابت                      2- ولتاژ وفركانس متغییر


           3-  جریان و فركانس متغییر                           4- تنظیم قدرت لغزشی


 به منظور ایجاد ولتاژ و فركانس متغییر مطابق شكل (1-a)  از مبدلهای ولتاژ استفاده می گردد كه توسط یك منبع ولتاژ dc  تولید شكل موج مستطیلی ولتاژ در سمت ac  می نمایند كه دامنه آن مستقل از بار بوده و به همین دلیل اینورتر های منبع ولتاژ نام دارند . برای ایجاد جریان وفركانس متغییر مطابق شكل (1-b)   از مبدلهای جریان استفاده می گردد كه توسط یك منبع جریان dc   تولید شكل موج مستطیلی جریان در سمت ac   می نمایند ، كه دامنه آن مستقل از بار بوده و بنابراین اینورترهای منبع جریان نام دارند . منبع جریان كنترل شده در ورودی اینورتر توسط یكسو ساز تریستوری ایجاد می گردد كه با كنترل جریان توسط حلقه فیدبك جریان وسلف بزرگ صافی در خروجی آن ویژگیهای یك منبع جریان را پیدا می كند . مبدل موجود در سمت موتور جریان مستقیم را تبدیل به جریان سه فاز با فركانس قابل تنظیم می نماید . سلف بزرگ موجود در حلقه   dc سبب صاف نمودن جریان می گردد . سیستم رانش اینورتر منبع جریان مناسب برای عملكرد در حالت تك موتوره می باشد و دارای قابلیت بازگشت انرژی به شبكه  ac  میباشد . جریان اینورتر توسط حلقه فیدبك جریان كنترل شده و اضافه جریانهای گذرا توسط تنظیم كننده جریان و سلف صافی حذف می گردند و بدین وسیله مجموعه دارای قابلیت استحكام و اطمینان مناسب برای كاربردهای صنعتی می گردد سلف بزرگ سری صافی نرخ افزایش جریان خطا را در هنگام كموتاسیون نا موفق در اینورتر و یا اتصال كوتاه در ترمینالهای خروجی محدود می نماید با حذف سیگنالهای فرمان گیت تریستورهای یكسو ساز می توان بدون از بین رفتن فیوزها و آسیب رسیدن به اینورتر ، تنها با از دست دادن لحظه ای گشتاور خطا را از بین برد .


 


2- مدار قدرت اینورتر منبع جریان


به منظور ایجاد منبع جریان متغییر  dc  سیگنال بیانگر جریان تنظیم شده با جریان واقعی مقایسه شده ، خطای حاصل تقویت و برا ی كنترل زاویه آتش تریستورهای یكسو ساز استفاده می گردد تا جریان مورد نیاز در خروجی ایجاد گردد . شكل (2-a)   اینورتر پل سه فاز ASCI   را نشان می دهد كه یك موتور القائی با اتصال ستاره را تغذیه می نماید . تریستورهای TH1  الی TH6   به ترتیب روشن شدن شماره گذاری شده اند و هر یك به اندازه یك سوم پریود خروجی هدایت میكنند . روشن نمودن یك تریستور سبب قطع تریستور هادی فاز مجاور می گردد . دو بانك خازی كه بصورت مثلث ، متصل می باشند انرژی مورد نیاز برای كموتاسیون ذخیره كرده و دیودهای D1   الی D6 خازنها را از بار ایزوله می نمایند . ترتیب هدایت تریستورهای اینورتر به گونه ای است كه جریانهای DC تنظیم شده از دو تریستور یكی متصل به خط مثبت ودیگری متصل به خط منفی تغذیه عبور می نماید . در هر نیم سیكل به مدت 60o هر دو تریستور واقع بر یك بازو قطع بوده بنابراین جریان خط برابر صفر می باشد . مزیت عمده اینورتر منبع جریان سادگی مدار لازم برای كموتاسیون تریستورها می باشد . مدار كموتاسیون تنها شامل خازنها و دیودها بوده و به دلیل حذف سلفهای كموتاسیون ، فركانس عملكرد افزایش یافته نویز صوتی كاهش می یابد . خازن كموتاسیون به گونه ای طراحی می شود كه ولتاژ معكوس اعمالی بر تریستور ها محدود گردد تا باعث ایجاد زمان خاموشی لازم گردد. به همین دلیل زمان خاموشی در دسترس به اندازه كافی زیاد می باشد تا بتوان از تریستور های غیر سریع یكسوسازی استفاده نمود، كه این امر اینورتر منبع جریان را در قدرت های متوسط به بالا بسیار اقتصادی می سازد . سیكل كموتاسیون را می توان به چهار پریود زمانی تقسیم نمود:


شكل (2-a) شرایط اینورتر را قبل از آتش شدن TH1در فاصله زمانی 1 نشان می دهد .فرض براین است كه TH1 و TH2 هادی بوده و مطابق شكل جریان خروجی یكسوساز كنترل شده از طریق TH1،D1، فاز A موتور ، فازC موتور ، D2 ، TH2 ، جاری می گردد . خازن های C1 ،C3 ،C5 به ترتیب به اندازه V0، 0 ، -V0شارژ شده اند در فاصله زمانی2 با آتش شدن TH3 ، TH1 توسط C1 در بایاس معكوس قرار گرفته و خاموش می گردد .جریان مطابق شكل (2-b) در مسیر TH3، بانك خازنی متشكل از C1 موازی با تركیب سری C3 ،C5 و D1 جاری میگردد و به صورت خطی بانك خازنی راشارژ می نماید . TH1  تا زمانی كه ولتاژ خازن C1تغییر پلاریته دهد در بایاس معكوس قرار دارد. دیود  D3نیز در بایاس معكوس بوده و جریانهای فاز موتور دارای مقادیر مشابه حالت قبل می باشد . در فاصله زمانی 3 با هدایت دیود D3 مسیر جریان مطابق شكل(2-c) می باشد. جریان مدار LC منتجه ، جریان فاز A را به صفر كشانده و جریان فاز B  را از صفر به Id افزایش می دهد ، سپس D1 قطع شده و سیكل كموتاسیون تكمیل می گردد . در فاصله زمانی 4 جریان منبع از طریق تریستور های TH2 و TH3 مطابق شكل (2-d) فازهای B   و C متور را تغذیه می نماید . این شرایط تا لحظه فرمان TH4 به منظور انجام كموتاسیون بعدی حفظ می گردد . به دلیل اینكه D3 تنها دید هادی در نیمه بالا می باشد خازن های بالایی تاكموتاسیون بعدی ولتاژ خود را ثابت نگه می دارند . شكل (3) شكل موج ولتاژ خازن كموتاسیون C1 را همزمان با ولتاژ دو سر تریستور نمایش می دهد.                                                                                                


                                                                                                                                                                                


3- عملكرد موتو القائی تغذیه شده توسط منبع جریان


هنگامی كه اینورتر منبع جریان یك بار الكتریكی را تغذیه می نماید ، شكل موج ولتاژ توسط پاسخ بار به جریان اعمالی تعیین می گردد . رابطه ولتاژ- جریان یك سلف به صورت V=L di / dt بوده كه در آن di/dt نرخ تغییرات جریان می باشد . بنابراین شكل موجهای ایده ال جریان در عمل انكار پذیر نیستند زیرا تغییر پله ای لحظه ای جریان سبب ایجاد پرش ولتاژ با دامنه نا محدود خواهد گردید . در مدارات عملی نرخ تغییرات جریان برای محدود نمودن حداكثر ولتاژ در حد تحمل تریستورها محدود می گردد . مدت زمان كموتاسیون كه در طول آن جریان بار از یك فاز به فاز دیگر منتقل می گردد بایستی به حد كافی طولانی باشد تا نرخ تغییرات جریان در حد قابل قبولی كاهش یابد این محدودیت در مورد اینورترهای منبع ولتاژ مطرح نمی گردد چرا كه در این مورد دیودهای فیدبك مسیری را برای جریان بار القائی ایجاد می نمایند كه باعث شارژ خازن حلقه dc گشته ، از قطع ناگهانی جریان بار جلوگیری كرده و ولتاژ خروجی اینورتر را محدود می نمایند . اما در مورد اینورتر منبع جریان به دلیل عدم وجود دیودهای فیدبك ، مسیری برای جریان معكوس وجود نداشته و مدت زمان كموتاسیون را می توان به قیمت افزایش ضربه های ولتاژ اعمالی بر ادوات نیمه هادی قدرت اینورتر كاهش داد .

شكل (4) شكل موج جریان خط و شكل (5) شكل موج ولتاژ خط را برای مدار طراحی شده نشان می دهد . در مورد موتورهای القائی ، شكل موج ولتاژ توسط امپدانس معادل بازاء مؤلفه های اصلی و هارمونیهای جریان خروجی اینورتر تعیین میگردد مطابق شكل  (6) ،جریان مستطیل شكل خط از امپدانس استاتور عبور كرده و بین شاخه مغناطیس كننده وشاخه رتور مدار معادل تقسیم می گردد . امپدانس بالای شاخه مغناطیس كننده از عبور مؤلفه های هارمونیكی جریان خط جلوگیری كرده در نتیجه جریان مغناطیس كننده دارای شكل موج سینوسی با فركانس اصلی خواهد بود . با صرفنظر از اعوجاج كم تولید شده توسط امپدانس Zs   ولتاژ ترمینال موتور به صورت سینوسی بههمراه پرشهای ولتاژی می باشد كه در ابتدا و انتهای شكل موج جریان بر روی آن سوار می گردند . تریستورها و دیودهای اینورتر بایستی در برابر این پرش های ناگهانی ولتاژ حفاظت شوند . دامنه جریان توسط یكسوساز كنترل شده تعیین و ولتاژ متوسط ورودی اینورتر با میزان توان مورد نیاز موتور تغییر می كند بگونه ای كه با صرفنظر از تلفات ،توان ورودی اینورتر با توان خروجی آن برابر است . در حالت بی باری موتور حلقه dc تقریباً صفر بوده در حال كه در بار كامل ولتاژ حلقه dc دارای حداكثر مقدار خواهد بود ، بر خلاف اینورتر منبع ولتاژ ورودی ثابت بوده و جریان حلقه dc


منبع :بانک مقالات مهندسی برق