Incremental rotary encoder in high speed induction motor

摘要

Diplomityön tavoitteena oli tutkia eri pulssianturitekniikoiden käyttöä nopeasti pyörivässä oikosulkumoottorissa nopeuden mittauksessa. Työssä nopeasti pyörivä moottori on määritelty maksiminopeuden perusteella, joka on 9000 rpm. Työssä selvitettiin nostinkäytössä olevan sähkömoottorikäytön toimintaperiaate sekä takaisinkytketyssä säädössä tarvittavan pulssianturin käyttötarve. Erityistä tarkkuutta vaativissa nostinkäytöissä tarvitaan takaisinkytketty säätömenetelmä moottorin säätöä varten, jolloin takaisinkytkentänä taajuusmuuttajalle tuodaan pulssianturin mittaama moottorin nopeus.Työssä esiteltiin pulssiantureiden toimintaperiaatteet, jotka voidaan jakaa inkrementaali- ja absoluuttipulssiantureihin. Tämän työn kannalta inkrementaalianturi on tärkein näist, sillä se on riittävä nopeuden mittausta varten. Se on myös edullisempi verrattuna absoluuttianturiin. Pulssianturit jaetaan toteutusteknologian perusteella optisiin, magneettisiin, kapasitiivisiin ja mekaanisiin pulssiantureihin. Näistä yleisimmin moottorisäädössä käytössä olevat ovat optinen ja magneettinen pulssianturi.Työssä vertailtiin optista ja magneettista pulssianturia nopeasti pyörivässä moottorissa käytännön mittausten perusteella. Mittaukset suoritettiin testijärjestelyssä, jossa ohjattiin taajuusmuuttajalla oikosulkumoottoria open-loop säädöllä, jotta pulssiantureiden mittaustarkkuus verrattuna moottorin nopeuteen voitiin määrittää. Anturien ulostulosignaalit vietiin taajuusmuuttajalle 50 metrin häiriösuojatulla signaalikaapelilla. Mittauksissa todennettiin antureiden toimintakykyä koko nopeusalueella sekä eri suuruisilla kaapelipituuksilla. Lisäksi testattiin antureiden sähköisten häiriöiden kestoisuutta.Mittausten perusteella magneettiseen mittaukseen perustuva pulssianturi suoriutui kaikista mittauksista hyväksytysti. Optisen pulssianturin mittaustarkkuus oli samaa luokkaa magneettianturin kanssa 50 metrin kaapelilla, mutta 200 metrin kaapelipituudella optisen anturin virransyöttökyky ei ollut riittävä ja ulostulosignaalista alkoi pudota pulsseja pois. Hintatasoltaan vertailuun valittu magneettianturi oli noin 30 % kalliimpi kuin optinen anturi. Käyttökohteessa tarvittavan signaalikaapelipituuden ollessa maksimissaan 50 metriä voi kyseinen optinen pulssianturi olla mahdollinen vaihtoehto. Antureiden elinikää tai mekaanista kestävyyttä ei työssä testattu.