В каких квадрантах возможна работа асинхронного эд: Режимы работы асинхронных двигателей | white-santa.ru

Тормозные режимы асинхронных двигателей

Полная
механическая характеристика асинхронного
двига­теля во всех квадрантах
по­ля М_s,
пред­ставлена на рис.3.14.

Асин­хронный
двига­тель может ра­ботать в трех
тормозных ре­жимах: рекупе­ративного
тор­можения, дина­мического
тор­можения и тор­можения
противовключением; специфи­ческим
тормоз­ным режимом является также
конденсатор­ное торможе­ние.

Рис.3.14.
Полная механическая характеристика
асинхронного двигателя

Рекуперативное
генераторное торможение возможно, когда
скорость ротора выше скорости вращения
электромагнитного поля статора, чему
соответствует отрицательное значение
скольжения ω >
ω₀; s
< 0 .

Для
того, чтобы ротор двигателя перешел
синхронную ско­рость и разогнался до
скорости выше синхронной, к его валу
должен быть приложен внешний совпадающий
со знаком скоро­сти вращающий момент.
Это может быть, например, в приводе
подъемной лебедки в режиме спуска груза.

Механическая
характеристика асинхронного двигателя
в ре­жиме рекуперативного торможения
идентична (с учетом угловой симметрии)
характеристике двигателя в двигательном
режиме. Расчет характеристик может
производиться по формуле Клосса (3.27),
Максимальный момент в режиме рекуперативного
тормо­жения несколько выше, чем
максимальный момент в двигатель­ном
режиме. Для рекуперативного режима

Несколько
большая величина максимального момента
в генераторном режиме объясняется тем,
что потери в статоре (на сопротивлении
r₁) в двигательном
режиме уменьшают момент на валу, а в
гене­раторном режиме момент на валу
должен быть больше, чтобы покрыть поте­ри
в статоре.

Рис.3.15.
Энергетическая диаграмма асинхронного
двигателя в режиме
реку­перативного
торможения

Энергетический
баланс в режиме ре­куперативного
генераторного торможения определяется
следующим (рис.3.15). Ме­ханическая
мощность, поступающая на вал двигателя,
преобразу­ется в электромагнитную
мощность вращающегося поля Рэм и
электрическую мощность, трансформируемую
в роторную цепь двигателя. По аналогии
с (3.35) получим

Р_мех
= Р_эм – Р_s
= Мω₀ –
М ω₀s

Электромагнитная
мощность, за исключением потерь в
ста­торе, отдается в питающую сеть, а
мощность скольжения рассеи­вается в
роторной цепи.Отметим, что в режиме
рекуперативного торможения асинхронный
двигатель генерирует и отдает в сеть
активную мощность, а для создания
электромагнитного поля асинхронный
двигатель и в режиме генератора должен
обмениваться с сетью реактивной
мощностью. Поэтому асинхронная машина
не может работать автономным генератором
при отклю­чении от сети. Возможно,
однако, подключение асинхронной машины
к конденсаторным батареям, как к источнику
реактив­ной мощности (см. рис.3.19).

Рис.3.16.
Схемы подключения асинхронного двигателя
в режиме
дина­мического торможения

Способ
динамического торможения характеризуется
тем, что статорные обмотки отключаются
от сети переменного тока и подключаются
к источнику постоянного напряжения
(см. рис.3.16). При питании обмоток статора
постоянным током соз­дается неподвижное
в пространстве электромагнитное поле,
т.е. скорость вращения поля статора ω_0дт
= 0. Скольжение будет равно

s_дт
= – ω/ ω_0н

где
ω_0н– номинальная угловая
скорость вращения поля ста­тора.

Вид
механических характеристик (см. рис.3.17)
подобен ха­рактеристикам в режиме
рекуперативного торможения. Исходной
точкой характеристик является начало
координат. Регулировать интенсивность
динамического торможения можно изменяя
величину тока возбуждения I_дтв обмотках статора. Чем выше ток, тем
больший тормозной мо­мент развивает
двига­тель. При этом, однако, нужно
учитывать, что при токахI_дт>I_1нна­чинает
сказываться насыщение магнитной це­пи
двигателя.

Рис.3.17.
Механические характеристи­ки
асинхронного двигателя в режиме

динамического торможения

Для
асинхронных двигателей с фазным ротором
регулирование тормозного момента мо­жет
производиться так­же введением
дополни­тельного сопротивления в
цепь ротора. Эффект от введения
добавочно­го сопротивления анало­гичен
тому, которое имеет место при пуске
асинхронного двигателя: благодаря
улуч­шению cosφ₂
повышается критическое скольжение
двигателя и увеличивается тормозной
момент при больших скоростях вращения

Работу
асинхронного двигателя в режиме
динамического торможения можно
рассматривать как работу трехфазного
асин­хронного двигателя при питании
его постоянным током, т.е. то­ком при
частоте f₁|=0.
Второе отличие заключается в том, что
об­мотки статора питаются не от
источника напряжения, а от источ­ника
тока. Следует также иметь в виду, что в
схеме динамическо­го торможения ток
протекает (при соединении обмоток в
звез­ду) не по трем, а по двум фазным
обмоткам.

Энергетически
в режиме динамического торможения
асин­хронный двигатель работает как
синхронный генератор, нагру­женный
на сопротивление роторной цепи двигателя.
Вся механи­ческая мощность, поступающая
на вал
двигателя, при торможении
преобразуется в электрическую и идет
на нагрев
сопротивле­ний роторной цепи.

Возбуждение
асинхронной машины в режиме динамического
торможения может осуществляться не
только подачей постоянного тока в
обмотки статора машины, но также в режиме
самовозбуждения путем подключения
конденсаторов к цепям статора асинхронной
машины, как это показано на рис. 3.19. Такой
способ торможения называют конденсаторным
торможением асинхронных двигателей.
По энергетической сущности этот вид
торможения идентичен динамическому
торможению, т.к. энергия, поступающая с
вала, преобразуется в электрическую и
выделяется в виде потерь в роторе
двигателя.

Рис.3.19.
Схема включения асинхронного двигателя
в ре­жиме динамического торможе­ния
с самовозбуждением от конденсаторов

Процесс
самовозбуждения асинхронного двигателя
проис­ходит следующим образом. Под
действием остаточного потока ротора в
обмотках статора наводится э.д.с,, под
действием кото­рой возникает
намагничивающий ток, протекающий через
кон­денсаторы. При этом увеличивается
поток машины, следователь­но, наводимая
э.д.с. и ток намагничивания. Верхняя и
нижняя границы режима самовозбуждения
и величина тормозного мо­мента зависят
от величины емкости конденсаторов.
Данный спо­соб торможения применяется
для приводов малой мощности (до 5кВт),
т.к. требует установки конденсаторов
значительного объе­ма.

Торможение
противовключением может быть в двух
случа­ях:

• в
  первом, когда при работе двигателя
  необходимо его экстренно остановить,
  и с этой целью меняют порядок чередова­ния
  фаз питания обмоток статора двигателя;

• во
  втором, когда электромеханическая
  система движется в отрицательном
  направлении под действием спускаемого
  груза, а
  двигатель включается в
  направлении подъема, чтобы
  ограни­чить скорость спуска (режим
  протягивающего груза).

В
обоих случаях электромагнитное поле
статора и ротор двигате­ля вращаются
в разные стороны. Скольжение двигателя
в режиме противовключения всегда больше
1

>
1

В
первом случае (см.рис.3.20) двигатель,
работавший в т.1, после изменения порядка
чередования фаз двигателя переходит в
тормозной режим в т. 1, и скорость привода
быстро снижается под действием тормозного
момента М_ти
статического моментаМ_с.
При замедлении до скорости, близкой к
ну­лю, двигатель необходи­мо
отключить, иначе он будет разгоняться
в противоположном направ­лении
вращения.

Во
втором случае после снятия механиче­ского
тормоза двигатель, включенный в
направле­нии вверх, под действи­ем
силы тяжести спус­каемого груза
будет вращаться в противопо­ложном
направлении со скоростью,
соответст­вующей точке 2. Работа в
режиме противовключения под действием
протягивающего груза возможна при
использо­вании двигателей с фаз­ным
ротором. При этом в цепь ротора вводится
значительное добавоч­ное сопротивление,
ко­торому соответствует характеристика
2 на рис.3.20.

Рис.3.20.
Режим противовключения
асинхронного
двигателя 1, Г — естественные механические
ха­рактеристики при включении «вперед»
и «назад»
2
— механическая характеристика дви­гателя
с фазным ротором со включен­ным
добавочным
сопротивлением в цепь
ротора.

Энергетически
режим противовключения крайне
неблаго­приятен. Ток в этом режиме
для асинхронных короткозамкнутых
двигателей превосходит пусковой,
достигая 10-кратного значе­ния. Потери
в роторной цепи двигателя складываются
из потерькороткого замыкания двигателя
и мощности, которая передается на вал
двигателя при торможении

ΔР_snв
= М_тω₀
+ М_т ω₀

Для
короткозамкнутых двигателей режим
противовключения возможен только в
течение нескольких секунд. При
использова­нии двигателей с фазным
ротором в режиме противовключения
обязательно включение в цепь ротора
добавочного сопротивле­ния. В этом
случае потери энергии остаются такими
же значи­тельными, но они выносятся
из объема двигателя в роторные
сопротивления.

3. Режимы работы асинхронной машины

В соответствии с принципом обратимости
электрических машин асинхронные машины
могут работать как в двигательном, так
и в генераторном режимах. Кроме того,
возможен еще и режим электромагнитного
торможения противовключением.

Двигательный режим. При включении
обмотки статора в сеть трехфазного тока
возникает вращающееся магнитное поле,
которое, сцепляясь с короткозамкнутой
обмоткой ротора, наводит в ней ЭДС. При
этом в стержнях обмотки ротора появляются
токи (см. рис.7). В результате взаимодействия
этих токов с вращающимся магнитным
полем на роторе возникают электромагнитные
силы. Совокупность этих сил создает
электромагнитный вращающий момент, под
действием которого ротор асинхронного
двигателя приходит во вращение с частотойn₂<n₁в сторону вращения поля статора. Если
вал асинхронного двигателя механически
соединить с валом какого-либо
исполнительного механизмаИМ(станка, подъемного крана и т.п.), то
вращающий момент двигателяМ,
преодолев противодействующий (нагрузочный)
моментМ_нагр,
исполнительного механизма, приведет
механизм во вращение. Следовательно,
электрическая мощностьР₁,
поступающая в двигатель из сети, в
основной своей части преобразуется в
механическую мощностьP₂и передается исполнительному механизмуИМ(рис.9, б).

Рис.9 Режимы работы асинхронной машины

Весьма важным параметром асинхронной
машины является скольжение — величина,
характеризующая разность частот вращения
ротора и вращающегося поля статора (2).

Скольжение выражают в долях единицы
либо в процентах. В последнем случае
величину, полученную по (2), следует
умножить на 100.

Вполне очевидно, что с увеличением
нагрузочного момента на валу асинхронного
двигателя частота вращения ротора n₂уменьшается. Следовательно, скольжение
асинхронного двигателя зависит от
механической нагрузки на валу двигателя
и может изменяться в диапазоне0 <
s ≤ 1

При включении асинхронного двигателя
в сеть в начальный момент времени ротор
под влиянием сил инерции неподвижен
(n₂= 0). При этом скольжениеsравно единице. В режиме работы двигателя
без нагрузки на валу (режим холостого
хода) роторвращается с частотой лишь
немного меньшей синхронной частоты
вращенияn₁и скольжение весьма мало отличается от
нуля (s ≈ 0).
Скольжение, соответствующее номинальной
нагрузке двигателя, называютноминальным
скольжениемs_ном.Для асинхронных двигателей общего
назначенияs_ном= 1-8%,при этом для двигателей
большой мощностиs_ном= 1%,а для двигателей малой
мощностиs_ном= 8%.

Преобразовав выражение (2), получим
формулу для определения асинхронной
частоты вращения (об/мин):

Пример 1.Трехфазный асинхронный
двигатель с числом пар полюсовр = 4работает от сети с частотой токаf₁= 50 Гц. Определить частоту вращения
двигателя при номинальной нагрузке,
если скольжение при этом составляет6%.

Решение

Синхронная частота вращения по (1)

об/мин

Номинальная частота вращения по (3)

об/мин.

Генераторный режим.Если обмотку
статора включить в сеть, а ротор
асинхронной машины посредством приводного
двигателяПД(двигатель внутреннего
сгорания, турбина и т.п.), являющегося
источником механической энергии, вращать
в направлении вращения магнитного поля
статора с частотойn₂>n₁,
то направление движения ротора
относительно поля статора изменится
на обратное (по сравнению с двигательным
режимом работы этой машины), так как
ротор будетобгонятьполе статора.
При этом скольжение станет отрицательным,
а ЭДС, наведенная в обмотке ротора,
изменит свое направление. Электромагнитный
момент на ротореМтакже изменит
свое направление, т.е. будет направлен
встречно вращающемуся магнитному полю
статора и станет тормозящим по отношению
к вращающемуся моменту приводного
двигателяМ₁(рис.9,
а). В этом случае механическая мощность
приводного двигателя в основной своей
части будет преобразована в электрическую
активную мощностьР₂переменного тока. Особенность работы
асинхронного генератора состоит в том
что вращающееся магнитное поле в нем
создается реактивной мощностьюQтрехфазной сети, в которую включен
генератор и куда он отдает вырабатываемую
активную мощностьР₂.
Следовательно, для работы асинхронного
генератора необходим источник переменного
тока, при подключении к которому
происходит возбуждение генератора,
т.е. в нем возбуждается вращающееся
магнитное поле.

Скольжение асинхронной машины в
генераторном режиме может изменяться
в диапазоне — ∞ < s< 0,
т.е. оно может принимать любые отрицательные
значения.

Режим торможения противовключением.Если у работающего трехфазного
асинхронного двигателя поменять местами
любую пару подходящих к статору из сети
присоединительных проводов то вращающееся
поле статора изменит направление
вращения на обратное. При этом ротор
асинхронной машины под действием сил
инерции будет продолжать вращение в
прежнем направлении. Другими словами,
ротор и поле статора асинхронной машины
будут вращаться в противоположных
направлениях. В этих условиях
электромагнитный момент машины,
направленный в сторону вращения поля
статора, будет оказывать на ротор
тормозящее действие (рис.9, в). Этот режим
работы асинхронной машины называетсяэлектромагнитным торможением
противовключением. Активная
мощность, поступающая из сети в машину
при этом режиме, частично затрачивается
на компенсацию механической мощности
вращающегося ротора, т.е. на его торможение.

В режиме электромагнитного торможения
частота вращения ротора является
отрицательной, а поэтому скольжение
приобретает положительные значения
больше единицы:

>1

Скольжение асинхронной машины в режиме
торможения противовключением может
изменяться в диапазоне 1 < s
< -∞,т.е. оно может принимать любые
положительные значения больше единицы.

Обобщая изложенное о режимах работы
асинхронной машины, можно сделать вывод:
характерной особенностью работы
асинхронной машины является неравенство
частот вращения магнитного поля статора
n₁и
ротораn₂,
т.е. наличие скольжения, так как только
в этом случае вращающееся магнитное
поле наводит в обмотке ротора ЭДС и на
роторе возникает электромагнитный
момент. При этом каждому режиму работы
асинхронной машины соответствует
определенный диапазон изменений
скольжения, а следовательно, и частоты
вращения ротора.

Из рассмотренных режимов работы
наибольшее практическое применение
получил двигательный режим асинхронной
машины, т.е. чаще используют асинхронные
двигатели, которые составляют основу
современного электропривода, выгодно
отличаясь от других электродвигателей
простотой конструкции и высокой
надежностью. Поэтому теорию асинхронных
машин принято излагать применительно
к асинхронным двигателям.

§ 10.1. Режим работы асинхронной машины

В соответствии с принципом
обратимости элек­трических машин
(см. § В.2) асинхронные машины могут
работать как в двигательном,
так и в генератор­ном режимах.
Кроме того, возможен еще и режим
электромагнитного торможения
противовключением.

Двигательный
режим. Принцип действия
трехфазного асинхронного двигателя
рассмотрен в § 6.2. При включенииобмотки
статора в сеть трех­фазного тока
возникает вращающееся магнитное поле,
которое, сцепляясь с короткозамкнутой
обмот­кой ротора, наводит в ней ЭДС.
При этом в стерж­нях обмотки ротора
появляются токи (см. рис. 6.4). В результате
взаимодействия этих токов с вращаю­щимся
магнитным полем на роторе возникают
элек­тромагнитные силы. Совокупность
этих сил создает электромагнитный
вращающий момент, под дейст­вием
которого ротор асинхронного двигателя
при­ходит во вращение с частотойn₂ < n₁в
сторону вра­щения поля статора. Если
вал асинхронного двигателя механически
соединить с валом какого-либо
исполнительного механизма ИМ (станка,
подъ­емного крана и т. п.), то вращающий
момент двига­теля М, преодолев
противодействующий (нагрузоч­ный)
момент М_нагр, исполнительного
механизма, приведет механизм во вращение.
Следовательно, электрическая мощность
Р₁, поступающая в двига­тель из
сети, в основной своей части преобразуется
в механическую мощностьР₁
и передается исполни­тельному
механизму ИМ (рис. 10.1, б).

Весьма
важным параметром асинхронной ма­шины
является скольжение — величина,
характери­зующая разность частот
вращения ротора и вра­щающегося поля
статора:

S
= (n₁
– n₂)/
n₁

(10.1)

Скольжение выражают в долях единицы
либо в процентах. В последнем случае
величину, получен­ную по (10.1), следует
умножить на 100.

Вполне очевидно, что с увеличением
нагрузочного момента на валу асинхронного
двигателя частота вращения ротора n₂умень­шается. Следовательно, скольжение
асинхронного двигателя зави­сит от
механической нагрузки на валу двигателя
и может изме­няться в диапазоне 0 <s ≤ 1.

При включении асинхронного двигателя
в сеть в начальный момент времени ротор
под влиянием сил инерции неподвижен
(n₂⁼0). При этом скольжениеs равно единице.

Рис.
10.1. Режимы работы асинхронной машины

В режиме работы двигателя без нагрузки
на валу (режим холостого хода) ротор
вращается с частотой лишь немного
меньшей синхронной частоты вращения
n₁ и скольжение
весьма мало отличается от нуля (s≈ 0). Скольжение, соответствующее
номинальной нагрузке двигателя, называют
номинальным скольжением s_hom.
Для асинхронных дви­гателей
общего назначения s_hom
= 18%,
при этом для двигателей большой мощностиs_ном= 1%, а для
двигателей малой мощностиs_ном
= 8%.

Преобразовав выражение (10.1), получим
формулу для опре­деления асинхронной
частоты вращения (об/мин):

n₂ = n₁(1-s).
(10.2)

Генераторный режим.
Если обмотку статора включить в сеть,
а ротор асинхронной машины посредством
приводного дви­гателя ПД (двигатель
внутреннего сгорания, турбина и т. п.),
яв­ляющегося источником механической
энергии, вращать в направ­лении
вращения магнитного поля статора с
частотойn₂> n₁,
то направление движения ротора
относительно поля статора изме­нится
на обратное (по сравнению с двигательным
режимом работы пой машины), так как ротор
будет обгонять поле статора. При этом
скольжение станет отрицательным, а ЭДС,
наведенная в обмотке ротора, изменит
свое направление. Электромагнитный
момент на роторе М также изменит свое
направление, т. е. будет направлен
встречно вращающемуся магнитному полю
статора и станет тормозящим по отношению
к вращающемуся моменту приводного
двигателя М₁(рис. 10.1, а). В этом
случае механическая мощность приводного
двигателя в основной своей части будет
преобразована в электрическую активную
мощность Р₂ перемен­ного
тока. Особенность работы асинхронного
генератора состоит в том, что вращающееся
магнитное поле в нем создается реактивной
мощностьюQтрехфазной
сети, в которую включен генератор и да
он отдает вырабатываемую активную
мощностьР₂.
Следовательно, для работы
асинхронного генератора необходим
источник переменного тока, при подключении
к которому происходит возбуждение
генератора, т. е. в нем возбуждается
вращающееся маг­нитное поле.

Скольжение асинхронной
машины в генераторном режиме может
изменяться в диапазоне — ∞ < s
< 0, т. е. оно может прини­мать любые
отрицательные значения.

Режим торможения
противовключением. Если у
работаю­щего трехфазного асинхронного
двигателя поменять местами любую пару
подходящих к статору из сети
присоединительных
проводов, то вращающееся поле статора
изменит направление вращения на обратное.
При этом ротор асинхронной машины под
действием сил инерции будет продолжать
вращение в прежнем правлении. Другими
словами, ротор и поле статора асинхронной
машины будут вращаться в противоположных
направлениях. В этих условиях
электромагнитный момент машины,
направленный в сторону вращения поля
статора, будет оказывать на ротор
тормозящее действие (рис. 10.1, в). Этот
режим работы асинхронной машиины
называется электромагнитным торможением
противовключением. Активная мощность,
поступающая из сети в машину при этом
режиме, частично затрачивается на
компенсацию механической мощности
вращающегося ротора, т. е. на его
торможение.

В режиме электромагнитного торможения
частота вращения ротора является
отрицательной, а поэтому скольжение
приобрета­ет положительные значения
больше единицы:

s = [n₁
— (- n₂)]
/ n₁ = (n₁
+ n₂) /n₁
> 1.(10.3)

Скольжение асинхронной машины в режиме
торможения противовключением может

изменяться
в диапазоне 1 < s <
+ ∞ , т. е. оно может принимать любые
положительные значения больше единицы.

Обобщая изложенное о режимах работы
асинхронной маши­ны, можно сделать
вывод: характерной особенностью работы
асинхронной машины является неравенство
частот вращения маг­нитного поля
статора n₁ и
ротора n₂, т. е. наличие скольжения,
так как только в этом случае вращающееся
магнитное поле наводит в обмотке ротора
ЭДС и на роторе возникает электромагнитный
момент. При этом каждому режиму работы
асинхронной машины соответствует
определенный диапазон изменений
скольжения, а следовательно, и частоты
вращения ротора.

Из рассмотренных режимов работы
наибольшее практическое применение
получил двигательный режим асинхронной
машины, т. е. чаще используют асинхронные
двигатели, которые составля­ют основу
современного электропривода, выгодно
отличаясь от других электродвигателей
простотой конструкции и высокой
на­дежностью. Поэтому теорию асинхронных
машин принято изла­гать применительно
к асинхронным двигателям.

7.2 Режимы работы асинхронной машины

Характерной
особенностью асинхронной машины
является неравенство частот вращения
магнитного поля статора n₁
и ротора
n₂,
так как только в этом случае вращающееся
магнитное поле наводит в обмотке ротора
ЭДС и на роторе возникает электромагнитный
момент.

В
соответствии с принципом обратимости
асинхронные машины могут работать в
двигательном, генераторном режимах и
режиме электромагнитного торможения.

Двигательный
режим. При
включении обмотки статора в сеть
трехфазного тока возникает вращающееся
магнитное поле, которое, сцепляясь с
короткозамкнутой обмоткой ротора,
наводит в ней ЭДС. При этом в стержнях
обмотки ротора появляются токи.

В
результате взаимодействия этих токов
с вращающимся магнитным полем на роторе
возникают электромагнитные силы. Эти
силы создают электромагнитный вращающий
момент, под действием которого ротор
приходит во вращение с частотой

где
n₁
– частота вращающегося поля статора;
n₂
– частота вращения ротора.

Если
вал асинхронного двигателя механически
соединить с валом какого-либо мexaнизма,
то вращающий момент двигателя М,
преодолев противодействующий момент,
приведет его во вращение. Таким образом,
электрическая
мощность
Р₁
поступающая
из сети, преобразуется в механическую
мощность Р₂
и передается
исполнительному механизму.

Важным
параметром является скольжение
– величина, характеризующая разность
частот вращения ротора и вращающегося
поля статора:

Скольжение выражают
в долях единицы или в процентах.

При
включении асинхронного двигателя в
сеть в начальный момент времени ротор
под влиянием сил инерции неподвижен
(n₂=0)
и скольжение при этом равно единице. В
режиме холостого хода ротор вращается
с частотой немного меньшей синхронной
частоты вращения
(n₂≈
n₁)
и скольжение практически не отличается
от нуля. С увеличением нагрузочного
момента на валу асинхронного двигателя
частота вращения ротора n₂
уменьшается.
То есть скольжение асинхронного
двигателя зависит от механической
нагрузки и может изменяться в диапазоне
.
Скольжение, соответствующее номинальной
нагрузке двигателя, называют номинальным
скольжениемs_ном.
Для двигатeлeй
общего назначения s_ном
= 1÷8 %,
при этом для двигателей большой мощности
s_ном=
1 %, а для двигателей малой мощности S_ном
= 8 %.

+S_кр

+1

Генераторный

режим

S

Рисунок
7.2 – Режимы работы асинхронной машины

Генераторный
режим. Если
обмотку статора включить в сеть, а ротор
асинхронной машины приводным двигателем
вращать в направлении вращения магнитного
поля статора с частотой n₂>n₁,
то скольжение
станет отрицательным, а ЭДС в обмотке
ротора изменит свое направление.
Электромагнитный момент на роторе
также изменит свое направление, т. е.
будет направлен встречно вращающемуся
магнитному полю статора.
В этом случае механическая мощность
приводного двигателя будет преобразована
в электрическую мощность P₂.

Особенность
асинхронного генератора в том, что
вращающееся магнитное поле в нем
создается реактивной мощностью Q
трехфазной
сети, в которую включен генератор и
куда он отдает вырабатываемую активную
мощность P₂.
Следовательно, для работы асинхронного
генератора необходим источник переменного
тока, при подключении к которому
происходит возбуждение генератора
(возбуждается вращающееся магнитное
поле).

Режим
торможения противовключением. Если
у работающего трехфазного асинхронного
двигателя поменять местами любую пару
подходящих к статору из сети
присоединительных проводов, то
вращающееся поле статора изменит
направление вращения на обратное. Но
ротор асинхронной машины под действием
сил инерции будет продолжать вращение
в прежнем направлении, т. е. ротор и поле
статора асинхронной машины будет
вращаться в противоположных направлениях.
Электромагнитный момент машины будет
оказывать на ротор тормозящее действие.

§ 153. Параллельная работа асинхронного генератора с сетью

ГЛАВА XV

АСИНХРОННАЯ МАШИНА КАК ГЕНЕРАТОР

§ 153. Параллельная работа асинхронного генератора  с   сетью.

Асинхронные генераторы, получающие возбуждение из сети посред­ством вращающегося поля, могут работать, вообще говоря, только в параллельном соединении с синхронными машинами.

На фиг. 156 изображен асинхронный генератор AG, работающий на сеть параллельно с синхронной машиной SM.

Первичные двигатели (паровые турбины, дизеля и т. п.), приводящие во вращение машины SM и AG, на фиг. 156 не показаны.

Предположим, что токи этих двух машин равны Is и Iа, причем ток сети равен I. Ток сети I здесь будет равен геометрической сумме токов синхронного и асинхронного генераторов:
I = Is + Iа.

На фиг. 157 показано геометрическое сложение этих двух токов для частного случая, когда ток сети I совпадает по фазе с напряжением U.

При этом предположим, что ток асинхронного генератора Iа отстает от U на угол φа , и что возбуждение синхронного генератора SM установлено такое,  что его ток Is опережает U на угол φs.

Если для какого-либо частного случая токи Is и Iа будут равны и углы сдвига фаз также равны
φs = φа , то при условиях фиг. 157 мы получим равенство реактивных слагающих тока синхронного и асинхронного генераторов: I0а = I0s.

Из фиг. 157 видно, что, несмотря на чисто активную нагрузку сети, ток асинхронного генератора Iа отстает по фазе относительно напряжения сети U. Заметим, что асинхронный генератор с короткозамкнутым ротором может работать только с отстающим по фазе током, так как для своего возбуждения он требует реактивного тока.

Как видно из фиг. 157, синхронный генератор посылает в сеть активную составляющую тока для покрытия приходящейся на этот генератор мощности сети и, кроме того, посылает реактивную составляющую I0s , равную реактивной составляющей асинхронного генератора I0а .

Мы видим, что в условиях фиг: 157 синхронный генератор SM генерирует не только активный ток, но также и реактивный ток I0s , равный реактивному току I0а , создающему вращающийся поток асинхронного генератора AG. Таким образом синхронный генератор SG здесь питает реактивным током асинхронный генератор AM

Фиг. 156. Параллельная работа асинхронного генератора с синхронным.	Фиг. 157, 158. Векторные диаграммы при параллельной работе асинхронного и синхронного генераторов.

Векторная диаграмма фиг. 157 относится к тому случаю, когда активная нагрузка поровну распределяется между обеими машинами SM и AG. Однако можно, разгружая синхронную машину SM, всю активную нагрузку сети перенести на асинхронный генератор.

Как видно из векторной диаграммы, в этом случае (фиг. 158, справа) синхронная машина будет посылать только реактивный ток I0s.

Мы видим таким образом, что здесь роль синхронной машины сводится лишь к тому, чтобы питать реактивным током I0s = I0a статор асинхронного генератора. В этом случае синхронная машина SM может быть механически отсоединена от вращающего ее первичного двигателя и может быть пущена как перевозбужденный синхронный двигатель, вращающийся вхолостую и питающий реактивным током статор асинхронного генератора AG.

Достоинством асинхронных генераторов является то, что эти машины, работая в нормальном соединении с синхронными машинами, не подвержены «качаниям», так как асинхронный генератор, работая асинхронно, допускает колебание своей скорости в известных пределах и не подвержен опасности выпадения из синхронизма, что имеет место в синхронных машинах. Отметим здесь еще другое достоинство асинхронного генератора, заключающееся в том, что при коротких замыканиях и уменьшении в связи с этим напряжения сети почти до нуля асинхронный генератор автоматически теряет свое возбуждение, и установившийся ток короткого замыкания этой машины делается при этих условиях равным нулю.

9.4. Режимы работы трехфазной асинхронной машины

Трехфазная
асинхронная машина может работать в
трех режимах: двигателя, генератора и
электромагнитного тормоза. Для уяснения
принципов действия асинхронной машины,
работающей в этих режимах, рассмотрим
физические явления, возникающие в ней
после включения обмотки статора в
трехфазную сеть.

Режим
двигателя

Пусть
машина имеет короткозамкнутый ротор и
двухполюсную обмотку статора, а трехфазная
система токов возбуждает в магнитопроводе
статора и ротора магнитное поле,
вращающееся с синхронной скоростью Ω₀
в направлении движения часовой стрелки
(рис. 9.9,
а).
Допустим
также, что электрическое (активное)
сопротивление стержней «беличьей
клетки» велико.

Тогда
при неподвижном роторе в проводниках
его обмотки вследствие пересечения их
линиями вращающегося поля наведутся
э.д.с. и в короткозамкнутой обмотке
ротора установятся переменные токи,
практически совпадающие по фазе с э.д.с.
Так как проводники с токами ротора
находятся в магнитном поле машины, то
на них будут действовать механические
силы. Направления э.д.с. и создаваемых
ими токов в короткозамкнутых проводниках
ротора, а также электромагнитных сил,
действующих на ротор, могут быть
определены соответственно по правилам
правой и левой руки. Следует только
учесть направление относительного
движения проводников ротора в магнитном
поле; в рассматриваемом случае оно
противоположно движению поля. Применив
эти правила, найдем, что электромагнитные
силы, приложенные к неподвижному ротору,
создают пусковой момент, стремящийся
повернуть ротор в направлении движения
магнитного поля.

Если
электромагнитный момент, действующий
на неподвижный ротор, превысит тормозной
момент на его валу, то ротор получит
ускоренное движение в направлении
вращения магнитного поля машины. По
мере возрастания скорости вращения Ω
ротора
скорость Ω₀
– Ω относительного движения его
проводников в равномерно вращающемся
магнитном поле уменьшится, вследствие
чего уменьшатся величины э.д.с. и тока
в них, что повлечет за собой соответствующее
изменение вращающего момента. Процессы
изменения тока, момента и скорости
вращения ротора прекратятся, как только
наступит устойчивое равновесие между
электромагнитным моментом, вызывающим
вращение ротора, и тормозным моментом
(моментом сопротивления), создаваемым
устройством, приводимым в движение
электрической машиной. В этих условиях
ротор машины будет вращаться с постоянной
скоростью Ω
и
в его короткозамкнутых контурах
установятся токи, обеспечивающие
создание вращающего момента, равного
тормозному.

Таким
образом, принцип работы асинхронных
двигателей основан на взаимодействии
вращающегося магнитного поля с токами,
которые наводятся этим полем в проводниках
ротора. Очевидно, что возникновение
токов в роторе и создание вращающего
момента возможны лишь при относительном
движении проводников ротора в магнитном
поле машины. Из этого следует важный
вывод о том, что ротор и магнитное поле
асинхронной машины, работающей в режиме
электрического двигателя, вращаются в
пространстве в одном направлении, но с
разными скоростями; скорость вращения
ротора двигателя всегда меньше скорости
вращения магнитного поля. С увеличением
тормозного момента скорость вращения
ротора уменьшается. При отсутствии
внешнего момента сопротивления
возбужденная машина будет находиться
в режиме холостого хода, характеризуемом
свободным вращением ротора со скоростью,
близкой к синхронной. Лишь в теоретически
возможном случае полного исчезновения
внутренних сил трения скорость вращения
ротора может достигнуть синхронной
скорости вращения поля. Тогда прекратится
пересечение проводников ротора магнитными
линиями поля и токи в роторе исчезнут.
В этом случае говорят о режиме идеального
холостого хода асинхронной машины.

Режим
идеального холостого хода можно создать
и в реальной ма­шине, если скорость
вращения ее ротора искусственно увеличить
до синхронной скорости при помощи
какого-либо постороннего двигателя.

Векторное управление электродвигателем «на пальцах» / Блог компании НПФ ВЕКТОР / Хабр

— Что такое векторное управление?

— Держать ток под 90 градусов.

Термин «векторное управление» электродвигателями знаком всем, кто хоть как-то интересовался вопросом, как с помощью микроконтроллера управлять двигателем переменного тока. Однако обычно в любой книге по электроприводу глава про векторное управление находится где-нибудь ближе к концу, состоит из кучи волосатых формул с отсылками ко всем остальным главам книги. Отчего разбираться в этом вопросе совсем не хочется. И даже самые простые объяснения всё равно держат путь через дифференциальные уравнения равновесия, векторные диаграммы и кучу другой математики. Из-за чего появляются примерно вот такие вот попытки как-то закрутить двигатель без использования мат.части. Но на самом деле векторное управление – это очень просто, если понимать принцип его работы «на пальцах». А там уже и с формулами разбираться в случае надобности будет веселее.

Рассмотрим принцип работы самого простого двигателя переменного тока – синхронной машины с постоянными магнитами. Удобный пример – компас: его магнитная стрелка представляет из себя ротор синхронной машины, а магнитное поле Земли – магнитное поле статора. Без внешней нагрузки (а в компасе её нет, если не считать трение и жидкость, гасящую колебания стрелки) ротор всегда ориентируется по полю статора. Если мы будем держать компас и вращать под ним Землю, то стрелка будет крутиться вслед, совершая работу по перемешиванию жидкости внутри компаса. Но есть и чуть более простой способ – можно взять внешний магнит, например, в виде стержня с полюсами на концах, поле которого значительно сильнее магнитного поля Земли, поднести его к компасу сверху и вращать магнит. Стрелка будет двигаться вслед за вращающимся магнитным полем. В настоящем синхронном двигателе поле статора создается электромагнитами – катушками с током. Схемы обмоток там сложные, но принцип один – они создают статором магнитное поле, направленное в нужную сторону и имеющее нужную амплитуду. Посмотрим на следующий рисунок (Рисунок 1). В центре изображен магнит – ротор синхронного двигателя («стрелка» компаса), а по бокам два электромагнита – катушки, создающие каждая свое магнитное поле, одна в вертикальной оси, другая в горизонтальной.
Рисунок 1. Принцип действия синхронной электрической машины

Магнитный поток катушки пропорционален току в ней (в первом приближении). Нас будет интересовать магнитный поток от статора в том месте, где расположен ротор, т.е. в центре рисунка (краевыми эффектами, рассеянием и всем прочим пренебрегаем). Магнитные потоки двух перпендикулярно расположенных катушек векторно складываются, образуя для взаимодействия с ротором один общий поток. Но так как поток пропорционален току в катушке, удобно рисовать непосредственно вектора токов, сонаправив их с потоком. На рисунке показаны некоторые токи I_α и I_β, создающие магнитные потоки по осям α и β соответственно. Суммарный вектор тока статора I_s создает сонаправленый ему магнитный поток статора. Т.е. по сути I_s символизирует внешний магнит, который мы подносили к компасу, но созданный электромагнитами – катушками с током.

На рисунке ротор расположен в произвольном положении, но из этого положения ротор будет стремиться повернуться согласно магнитному потоку статора, т.е. по вектору I_s (положение ротора в этом случае показано пунктирной линией). Соответственно, если подать ток только в фазу α, скажем, I_α = 1А, ротор встанет горизонтально, а если в β, вертикально, а если приложить I_β = -1А то перевернется на 180 градусов. Если запитать ток I_α по закону синуса, а I_β по закону косинуса от времени, то будет создано вращающееся магнитное поле. Ротор будет следовать за ним и крутиться (как стрелка компаса следует за вращением магнита руками). Это базовый принцип работы синхронной машины, в данном случае двухфазной с одной парой плюсов.

Давайте нарисуем график момента двигателя в зависимости от углового положения вала ротора и вектора тока I_s статора – угловую характеристику синхронного двигателя. Эта зависимость синусоидальная (Рисунок 2).

Рисунок 2. Угловая характеристика синхронной машины (здесь есть некоторая историческая путаница со знаками момента и угла, из-за чего часто рисуют характеристику перевернутой относительно горизонтальной оси).

Чтобы получить этот график на практике, можно поставить на вал ротора датчик вращающего момента, затем включить любой вектор тока, например, просто подать ток в фазу α. Ротор повернется в соответствующее положение, которое нужно принять за ноль. Потом через датчик момента «руками» нужно поворачивать ротор, фиксируя на графике в каждой точке угол θ, на который повернули, и момент, который показал датчик. Т.е. нужно растягивать «магнитную пружину» двигателя через датчик момента. Самый большой момент окажется при угле в 90 градусов от вектора тока (от начала). Амплитуда получившегося максимального момента М_макс пропорциональна амплитуде приложенного вектора тока. Будет приложен 1А, получим, скажем, М_макс = 1 Н∙м (ньютон*метр, единица измерения вращающего момента), если подадим 2А, получим М_макс = 2 Н∙м.

Из этой характеристики следует, что двигатель развивает наибольший момент, когда ротор находится под 90° к вектору тока. Так как мы при создании системы управления на микроконтроллере хотим получить от двигателя наибольший момент при минимуме потерь, а потери, в первую очередь, это ток в обмотках, то рациональнее всего ставить вектор тока всегда под 90° к магнитному полю ротора, т.е. перпендикулярно магниту на рисунке 1. Нужно поменять всё наоборот – не ротор едет к задаваемому нами вектору тока, а мы задаем вектор тока всегда под 90° к ротору, как бы он там не вращался, т.е. «прибить» вектор тока к ротору. Регулировать же момент двигателя будем амплитудой тока. Чем больше амплитуда – тем выше момент. А частота вращения, частота тока в обмотках это уже «не наше» дело – какая получится, как ротор будет вращаться, так и будет – мы управляем моментом на валу. Как ни странно, именно это и называется векторным управлением – когда мы управляем вектором тока статора так, чтобы он был под 90° к магнитному полю ротора. Хотя некоторые учебники дают более широкие определения, вплоть до такого, что векторным управлением называют вообще любые законы управления, где задействованы «вектора», но обычно под векторным управлением понимается именно приведенный выше способ управления.

Но как векторное управления достигается на практике? Очевидно, для начала понадобится знать положение ротора, чтобы было относительно чего отмерять 90°. Это проще всего сделать установив, собственно, датчик положения на вал ротора. Потом нужно разобраться, как создать вектор тока, поддерживая желаемые токи в фазах α и β. На двигатель-то мы прикладываем напряжение, а не ток… Но раз мы хотим что-то поддерживать, то нужно это измерять. Поэтому для векторного управления понадобятся датчики токов фаз. Далее нужно собрать структуру векторного управления в виде программы на микроконтроллере, которая будет делать всё остальное. Чтобы такое объяснение не было похоже на инструкцию «как нарисовать сову», давайте продолжим погружение.
Поддерживать ток микроконтроллером можно использовав программный ПИ (пропорционально-интегральный) регулятор тока и ШИМ. Например, структура с регулятором тока для одной фазы α показана ниже (Рисунок 3).

Рисунок 3. Замкнутая по току структура управления для одной фазы

Здесь задание тока i_{α_зад} – некая константа, тот ток, который мы хотим поддерживать для этой фазы, например 1А. Задание поступает на сумматор регулятора тока, раскрытая структура которого показана выше. Если читатель не знает, как работает ПИ-регулятор – то увы и ах. Могу лишь посоветовать что-то из этого. Регулятор тока на выходе задает напряжение фазы U_α. Напряжение поступает на блок ШИМ, который рассчитывает задания скважностей (уставок сравнения) для таймеров ШИМ микроконтроллера, формирующих ШИМ на мостовом инверторе из четырех ключей, чтобы сформировать это U_α. Алгоритм может быть разный, например, для положительного напряжения ШИМим правой стойкой пропорционально заданию напряжения, на левой замкнут нижний ключ, для отрицательного ШИМим левой, на правой замкнут нижний. Не забываем добавить мёртвое время! В итоге такая структура делает программный «источник тока» за счет источника напряжения: мы задаем нужное нам значение i_{α_зад}, а данная структура с определенным быстродействием его реализует.

Дальше, возможно, некоторые читатели уже подумали, что до векторной структуры управления осталось дело за малым – нужно поставить два регулятора тока, на каждую фазу по регулятору, и формировать на них задание в зависимости от угла с датчика положения ротора (ДПР), т.е. сделать что-то типа такой структуры (Рисунок 4):

Рисунок 4. Неправильная (наивная) структура векторного управления

Так делать нельзя. При вращении ротора переменные i_{α_зад} и i_{β_зад} будут синусоидальными, т.е. задание на регуляторы тока будет всё время меняться. Быстродействие регулятора не бесконечно, поэтому при изменении задания он не мгновенно его отрабатывает. Если задание постоянно менять, то регулятор будет всё время его догонять, никогда не достигая. И с ростом скорости вращения двигателя отставание реального тока от заданного будет всё больше и больше, пока желаемый угол в 90° между током и магнитом ротора совсем не перестанет на него быть похожим, а векторное управление не перестанет быть таковым. Поэтому делают по-другому. Правильная структура следующая (Рисунок 5):

Рисунок 5. Структура векторного датчикового управления для двухфазной синхронной машины

Здесь добавились два блока – БКП_1 и БКП_2: блоки координатных преобразований. Они делают очень простую вещь: поворачивают вектор на входе на заданный угол. Причем БПК_1 поворачивает на +ϴ, а БКП_2 на —ϴ. Это вся разница между ними. В иностранной литературе их называют преобразованиями Парка (Park transformation). БКП_2 делает преобразование координат для токов: от неподвижных осей α и β, привязанных к статору двигателя, к вращающимся осям d и q, привязанных к ротору двигателя (используя для этого угол положения ротора ϴ). А БКП_1 делает обратное преобразование, от задания напряжения по осям d и q делает переход к осям α и β. Формул для преобразования координат не привожу, но они простые и очень легко ищутся. Собственно, в них нет ничего сложнее школьной геометрии (Рисунок 6):

Рисунок 6. Координатные преобразования из неподвижных осей α и β, привязанных к статору двигателя, к вращающимся осям осям d и q, привязанных к ротору

То есть вместо «вращения» задания регуляторов (как было в прошлой структуре), вращаются их входы и выходы, а сами регуляторы работают в статическом режиме: токи d, q и выходы регуляторов в установившемся режиме постоянны. Оси d и q вращаются вместе с ротором (так их вращает сигнал с датчика положения ротора), при этом регулятор оси q регулирует как раз тот ток, который в начале статьи я называл «перпендикулярным полю ротора», то есть это моментообразующий ток, а ток d сонаправлен с «магнитом ротора», поэтому он нам не нужен и мы задаём его равным нулю. Такая структура избавлена от недостатка первой структуры – регуляторы токов даже не знают, что что-то где-то крутится. Они работают в статическом режиме: отрегулировали каждый свой ток, вышли на заданное напряжение – и всё, как ротор от них не убегай, они про это даже не узнают: всю работу по повороту делают блоки координатных преобразований.

Для объяснения «на пальцах» можно привести какую-нибудь аналогию.

Для линейного движения пусть это будет, например, городской автобус. Он всё время то разгоняется, то тормозит, то едет назад и вообще ведёт себя как хочет: это ротор двигателя. Также есть вы на автомобиле рядом, едете параллельно: ваша задача быть ровно посредине автобуса: «держать 90°», вы – это регуляторы тока. Если автобус все время меняет скорость – вы тоже должны соответственно менять скорость и всё время её отслеживать. Но теперь сделаем для вас «векторное управление». Вы залезли внутрь автобуса, встали посередине и держитесь за поручень – как автобус не убегай, вы легко справляетесь с задачей «быть посередине автобуса». Аналогично и регуляторы токов, «катаясь» во вращающихся осях d, q ротора, живут легкой жизнью.

Приведенная выше структура действительно работает и используется в современных электроприводах. Только в ней не хватает целой кучи мелких «улучшалок», без которых её уже не принято делать, типа компенсации перекрестных связей, разных ограничений, ослабления поля и т.п. Но базовый принцип именно такой.

А если нужно регулировать не момент привода, а всё-таки скорость (по правильному угловую скорость, частоту вращения)? Ну тогда ставим еще один ПИ-регулятор – регулятор скорости (РС). На вход подаем задание скорости, а на выходе имеем задание момента. Так как ток оси q пропорционален моменту, то можно для упрощения выход регулятора скорости подать сразу на вход регулятора тока оси q, вот так (Рисунок 7):

Рисунок 7. Регулятор скорости для векторного управления
Здесь ЗИ – задатчик интенсивности, плавно изменяет свой выход, чтобы двигатель разгонялся с нужным темпом, а не гнал на полном токе до задания скорости. Текущая частота вращения ω взята из обработчика датчика положения ротора, так как ω это производная от углового положения ϴ. Ну или можно просто время между импульсами датчика засекать…

Как сделать тоже самое для трехфазного двигателя? Ну, собственно, ничего особенного, добавляем еще один блок и меняем модуль ШИМ (Рисунок 8).

Рисунок 8. Структура векторного датчикового управления для трехфазной синхронной машины

Трехфазные токи, точно так же как и двухфазные, служат для одной цели – создать вектор тока статора I_s, направленный в нужную сторону и имеющий нужную амплитуду. Поэтому трехфазные токи можно просто пересчитать в двухфазные, а дальше оставить ту же систему управления, что уже была собрана для двухфазной машины. В англоязычной литературе такой «пересчёт» называют преобразованиями Кларк – Clarke transformation (Эдит Кларк – это она), у нас — фазными преобразованиями. В структуре на рисунке 8, соответственно, эта операция производится блоком фазных преобразований. Делаются они опять при помощи курса школьной геометрии (Рисунок 9):

Рисунок 9. Фазные преобразования – из трех фаз к двум. Для удобства принимаем равенство амплитуды вектора I_s амплитуде тока в фазе

Думаю, комментарии не нужны. Немного слов про ток фазы C. Туда можно не ставить датчик тока, так как три фазы двигателя соединены в звезду, и по закону Кирхгофа всё, что втекло через две фазы, должно вытечь из третьей (если, конечно, у вас в двигателе не пробита изоляция, и половина не утекла куда-то на корпус), поэтому ток фазы C вычисляют как скалярную сумму токов фаз A и B со знаком минус. Хотя третий датчик иногда ставят чтобы снизить погрешность измерений.

Также нужна полная переделка модуля ШИМ. Обычно для трехфазных двигателей используют трехфазный шестиключевой инвертор. На рисунке задание напряжения поступает всё ещё в двухфазных осях. Внутри модуля ШИМ с помощью обратных фазных преобразований можно пересчитать это в напряжения фаз A, B, C, которые надо приложить в этот момент к двигателю. А вот что делать дальше… Возможны варианты. Наивный метод – это задать на каждую стойку инвертора скважность, пропорциональную желаемому напряжению плюс 0.5. Это называется синусоидальной ШИМ. Именно такой метод применил автор в habrahabr.ru/post/128407. В этом методе всё хорошо, кроме того, что таким методом будет недоиспользован инвертор по напряжению – т.е. максимальное напряжение, которое будет получено, окажется меньше, чем вы могли бы получить, если бы использовали более совершенный метод ШИМ.

Посчитаем. Пусть у вас есть классический преобразователь частоты, питающийся от промышленной трехфазной сети 380В 50Гц. Здесь 380В это линейное (между фазами) действующее напряжение. Так как в преобразователе стоит выпрямитель, он выпрямит это напряжение и на шине постоянного тока окажется напряжение, равное амплитудному линейному напряжению, т.е. 380∙√2=540В постоянного напряжения (по крайней мере без нагрузки). Если мы применим синусоидальный алгоритм расчета в модуле ШИМ, то амплитуда максимального фазного напряжения, которое получится у нас сделать, окажется равной половине от напряжения на шине постоянного тока, т.е. 540/2=270В. Пересчитаем в действующее фазное: 270/√2=191В. А теперь в действующее линейное: 191∙√3=330В. Теперь можем сравнить: вошло нам 380В, а вышло 330В… И больше с этим типом ШИМ никак нельзя. Для исправления этой проблемы используется так называемый векторный тип ШИМ. В нем на выходе будут снова 380В (в идеальном случае без учета всех падений напряжения). Метод векторной ШИМ никакого отношения к векторному управлению электродвигателем не имеет. Просто в его обосновании снова используется немного школьной геометрии, поэтому он и называется векторным. Однако его работу на пальцах не объяснить, поэтому отправлю читателя к книжкам (в конце статьи) или к википедии. Могу еще привести картинку, которая немного намекает на разницу в работе синусоидальной и векторной ШИМ (Рисунок 10):

Рисунок 10. Изменение потенциалов фаз для скалярной и векторной ШИМ
Кстати, а какие датчики положения используются для векторного управления? Чаще всего используются четыре типа датчиков. Это квадратурный инкрементальный энкодер, датчик на основе элементов Холла, абсолютный датчик положения и сельсинный датчик.
Квадратурный энкодер не выдает абсолютного положения ротора – по своим импульсам он позволяет лишь определить, сколько вы проехали, но не куда и откуда (как начало и конец связаны с расположением магнита ротора). Поэтому для векторного управления синхронной машиной сам по себе он не подходит. Немного спасает ситуацию его реперная метка (индекс) – она одна на механический оборот, если до неё доехать, то абсолютное положение становится известно, а от неё можно уже отсчитывать сколько проехали квадратурным сигналом. Но как до этой метки доехать в начале работы? В общем, это не всегда удобно.
Датчик на основе элементов Холла – это грубый датчик. Он выдает всего несколько импульсов на оборот (в зависимости от кол-ва элементов Холла, для трехфазных двигателей их обычно три, т.е. шесть импульсов), позволяя знать положение в абсолютной величине, но с низкой точностью. Точности обычно хватает, чтобы держать угол вектора тока так, чтобы двигатель по крайней мере ехал вперед, а не назад, но момент и токи будут пульсировать. Если двигатель разогнался, то можно начать программно экстраполировать сигнал с датчика по времени – т.е. строить из грубого дискретного угла линейно изменяющийся угол. Это делается на основе предположения, что двигатель вращается с примерно постоянной скоростью, как-то так (Рисунок 11):

Рисунок 11. Работа датчика положения на элементах Холла для трехфазной машины и экстраполяция его сигнала

Часто для серводвигателей используется сочетание энкодера и датчика Холла. В этом случае можно сделать единый программный модуль их обработки, убирая недостатки обоих: делать экстраполяцию угла, приведенную выше, но не по времени, а по меткам с энкодера. Т.е. внутри от фронта до фронта датчика Холла работает энкодер, а каждый фронт Холла чётко инициализирует текущее абсолютное угловое положение. В этом случае неоптимальным (не под 90°) окажется лишь первое движение привода, пока он не доехал до какого-нибудь фронта датчика Холла. Отдельную проблему в этом случае представляет обработка неидеальности и того и другого датчика — симметрично и равномерно элементы Холла редко кто располагает…

В еще более дорогих применениях используют абсолютный датчик положения с цифровым интерфейсом (абсолютный энкодер), который сразу выдает абсолютное положение и позволяет не испытывать описанных выше проблем.

Если в электродвигателе очень жарко, а также когда требуется повышенная точность измерения угла, используют «аналоговый» сельсинный датчик (резольвер, вращающийся трансформатор). Это маленькая электрическая машина, используемая как датчик. Представьте, что в рассмотренной нами синхронной машине на рисунке 1 вместо магнитов стоит еще одна катушка, на которую мы подаем высокочастотный сигнал. Если ротор стоит горизонтально, то сигнал наведется только в катушку статора фазы α, если вертикально – то только в β, если перевернуть его на 180 – то изменится фаза сигнала, а в промежуточных положениях наводится и туда и сюда по закону синуса/косинуса. Соответственно, измеряя амплитуду сигнала в двух катушках, по соотношению этой амплитуды и по фазовому сдвигу можно также определять положение. Установив такую машину как датчик к основной, можно узнавать положение ротора.

Есть еще много экзотических датчиков положения, особенно для сверхвысокоточных применений, например, для изготовления электронных чипов. Там в ход идут уже любые физические явления, чтобы только узнать положение наиболее точно. Их рассматривать не будем.

Как вы поняли, векторное управление достаточно требовательное – и датчиков положения ему наставь, и датчиков тока, и ШИМ ему векторную, и микроконтроллер не абы какой, чтобы всю эту математику обсчитывать. Поэтому для простых применений его упрощают. Для начала можно исключить датчик положения, сделав бездатчиковое векторное управление. Для этого используют немного больше математической магии, находящейся в желтом прямоугольнике (Рисунок 12):

Рисунок 12. Структура бездатчикового векторного управления

Наблюдатель – это такой блок, на который подается информация о приложенном к двигателю напряжении (например, из задания на модуль ШИМ) и о токах в двигателе с датчиков. Внутри наблюдателя работает модель электродвигателя, которая, грубо говоря, пытается подстроить свои токи в статоре под измеренные с реального двигателя. Если у неё это получилось, то можно считать, что и положение моделируемого внутри вала ротора тоже совпадает с реальным и им можно пользоваться для нужд векторного управления. Ну это, конечно, совсем упрощённо. Видов наблюдателей таких – не пересчитать. Каждый аспирант по специальности «электропривод» пытается изобрести именно свой, который чем-то лучше других. Основной принцип – отслеживание ЭДС электродвигателя. Поэтому чаще всего бездатчиковая система управления работоспособна только на относительно высокой частоте вращения, где ЭДС большая. А также имеет еще ряд недостатков по сравнению с наличием датчика: нужно знать параметры двигателя, быстродействие привода ограничено (если частота вращения резко меняется, наблюдатель может не успеть её отследить и какое-то время «врать», а то и «развалиться» совсем), настройка наблюдателя – это целая процедура, для его качественной работы нужно точно знать напряжение на двигателе, точно измерять его токи и т.п.

Есть и другой вариант упрощения. Например, можно сделать так называемую «автокоммутацию». В этом случае для трехфазного двигателя отказываются от сложного метода ШИМ, отказываются от сложной векторной структуры и начинают просто включать фазы двигателя по датчику положения на элементах Холла, даже иногда без всякого токоограничения. Ток в фазах получается не синусоидальный, а трапецеидальный, прямоугольный или еще более искаженный. Но стараются сделать так, чтобы средний вектор тока был всё равно под 90 градусов к «магниту ротора» выбором момента включения фаз. При этом, включая фазу под напряжение, неизвестно, когда же в фазе двигателя нарастет ток. На низкой частоте вращения он это делает быстрее, на высокой, где мешает ЭДС машины, медленнее, еще темп нарастания тока зависит от индуктивности двигателя и т.п. Поэтому, даже включая фазы точно в нужный момент времени, совсем не факт, что средний вектор тока окажется в нужном месте и с нужной фазой – он может как опережать, так и запаздывать относительно оптимальных 90 градусов. Поэтому в таких системах вводят настройку «опережения коммутации» – по сути просто время, насколько раньше нужно на фазу двигателя подавать напряжение, чтобы в итоге фаза вектора тока получилась более близка к 90 градусам. По-простому это называют «настройка таймингов». Так как ток в электродвигателе при автокоммутации не синусоидальный, то, если взять рассмотренную выше синусоидальную машину и управлять ей таким вот образом, момент на валу будет пульсировать. Поэтому в двигателях, предназначенных для автокоммутации, часто специальным образом меняют магнитную геометрию ротора и статора, чтобы они стали более подходящими к такому типу управления: ЭДС таких машин делают трапецеидальной, благодаря чему в режиме автокоммутации они работают лучше. Синхронные машины, оптимизированные для автокоммутации, получили название бесколлекторных двигателей постоянного тока (БДПТ) или по-английски BLDC (Brushless Direct Current Motor). Режим автокоммутации также часто называют вентильным режимом, а двигатели с ним работающие – вентильные. Но это всё просто разные названия, ничем не влияющие на суть (но матёрые электроприводчики часто страдают СПГС в вопросах, связанных с этими названиями). Есть неплохое видео, иллюстрирующее принцип работы таких машин. На нем показан обращенный двигатель, где ротор снаружи, а статор внутри:


А вот здесь есть курс статей по таким двигателям и аппаратной части системы управления.

Можно пойти даже на еще большее упрощение. Коммутировать обмотки так, чтобы одна фаза всё время оказывалась «свободна» и к ней не прикладывался ШИМ. Тогда в ней можно измерять ЭДС (наведенное в катушке фазы напряжение), и, когда это напряжение переходит через ноль, использовать это как сигнал датчика положения ротора, потому что фаза этого наведенного напряжения зависит как раз от положения ротора. Получается бездатчиковая автокоммутация, что широко используется в различных простеньких приводах, например, в «регуляторах» для пропеллеров авиамоделей. При этом надо помнить, что ЭДС машины появляется только на относительно высокой частоте вращения, поэтому для старта такие системы управления просто не спеша перебирают фазы, надеясь, что ротор двигателя будет следовать за подаваемым током. Как только ЭДС появилась, включается режим автокоммутации. Поэтому бездатчиковая система (такая простая, да и сложная чаще всего тоже) не подходит для задач, где двигатель должен уметь развивать момент на околонулевых частотах вращения, например, для тягового привода автомобиля (или его модели), сервопривода какого-то механизма и т.п. Зато бездатчиковая система с успехом подходит для насосов и вентиляторов, где как раз и применяется.

Но иногда делают даже и еще большее упрощение. Можно совсем отказаться от микроконтроллера, ключей, датчиков положения и прочего, осуществляя переключение фаз специальным механическим коммутатором (Рисунок 13):

Рисунок 13. Механический коммутатор для переключения обмоток

При вращении ротор сам переключает свои части обмоток, меняя приложенное к ним напряжение, при этом ток в роторе протекает переменный. Коммутатор располагают таким образом, чтобы магнитный поток ротора и статора снова оказывался близким к 90 градусам, дабы достичь максимума момента. Такие двигатели по наивности называют двигателями постоянного тока, но совершенно незаслуженно: внутри-то, после коллектора, ток всё равно переменный!

Все электрические машины работают схожим образом. В теории электропривода даже существует понятие «обобщенная электрическая машина», к которой сводят работу других. Показанные в статье объяснения «на пальцах» никоим образом не могут служить практическим руководством к написанию кода микроконтроллера. В статье рассмотрен хорошо если один процент информации, которая требуется для реализации настоящего векторного управления. Чтобы сделать что-то на практике, нужно, во-первых, знать ТАУ, хотя бы на уровне понимания, как работает ПИ-регулятор. Потом нужно всё-таки изучить математическое описание как синхронной машины, так и синтеза векторного управления. Также изучить векторную ШИМ, узнать, что такое пары полюсов, познакомиться с типами обмоток машин и прочее. Это можно сделать в свежей книге «Анучин А. С. Системы управления электроприводов. МЭИ, 2015», а также в «Калачев Ю. Н. Векторное регулирование (заметки практика)». Следует предостеречь читателя от погружения в формулы «старых» учебников по приводу, где основной упор сделан на рассмотрение характеристик электродвигателей при питании напрямую от трехфазной промышленной сети, без всяких микроконтроллеров и датчиков положения. Поведение двигателей в этом случае описывается сложными формулами и зависимостями, но для задачи векторного управления они почти никакой пользы не несут (если только изучить для саморазвития). Особенно следует с осторожностью относиться к рекомендациям старых учебников, где, например, сказано, что синхронная машина не должна работать на максимуме своего момента, так как там работа неустойчива и грозит опрокидыванием – для векторного управления всё это «вредные советы».

На каком микроконтроллере можно сделать полноценное векторное управление, читайте, например, в нашей статье Новый отечественный motor-control микроконтроллер К1921ВК01Т ОАО «НИИЭТ», а как это отлаживать в статье Способы отладки ПО микроконтроллеров в электроприводе. Также заходите на наш сайт: там, в частности, выложено два занудных видео, где показано на практике, как настроить ПИ-регулятор тока, а также как работает замкнутая по току и векторная бездатчиковая структура управления. Кроме того, можно приобрести отладочный комплект с готовой датчиковой векторной структурой управления на отечественном микроконтроллере.

Продолжение статьи, где рассказано про асинхронные двигатели здесь.

P.S.

У специалистов прошу прощения за не совсем корректное обращение с некоторыми терминами, в частности с терминами «поток», «потокосцепление», «магнитное поле» и другими – простота требует жертв…

Асинхронное обучение: определение, преимущества и примеры действий

Асинхронное обучение — ключевая особенность успешных программ онлайн-обучения. Слово «асинхронный» означает не проводить время вместе, что относится к способности студентов получать доступ к информации, демонстрировать то, что они узнали, и общаться с одноклассниками и преподавателями в свободное время — им не обязательно быть в одном и том же в классе или даже в том же часовом поясе, чтобы участвовать.

Асинхронное обучение обеспечивает гибкость для нетрадиционных учащихся и легко адаптирует различные стили обучения, поскольку учащиеся часто могут «выбирать свое собственное приключение», когда дело доходит до порядка, в котором они хотят изучать материал, и того, насколько глубоко погрузиться в данную тему.Асинхронное обучение часто называют обучением, не зависящим от местоположения, потому что студенты могут получить доступ к курсу из любой точки мира благодаря Интернету.

Асинхронное и синхронное обучение: в чем разница?

В то время как асинхронное обучение позволяет студентам получать доступ к материалам, задавать вопросы и практиковать свои навыки в любое удобное для них время, синхронное обучение требует посещения запланированных встреч или лекций. Хотя это может происходить лично в традиционном классе, этот термин чаще всего применяется к онлайн-курсам.Примеры синхронного обучения в онлайн-среде включают следующее:

• Плановые викторины и тесты
• Запланированное время чата для студентов, чтобы поделиться идеями
• Запланированные видеоконференции или групповые телефонные звонки
• Лекции или демонстрации в режиме реального времени

Асинхронное обучение использует другие инструменты и системы, позволяющие преподавателю и ученикам взаимодействовать по своему собственному расписанию. Сюда могут входить:

• Записанные презентации, например слайд-шоу и видео
• Электронная почта
• Доски обсуждений
• Группы в социальных сетях
• Совместные документы в облаке

Преимущества асинхронного обучения

Асинхронное обучение дает множество преимуществ, многие из которых сейчас признаются и изучаются благодаря распространению онлайн-обучения.Самым очевидным преимуществом является гибкость, которая позволяет нетрадиционным ученикам находить баланс между семьей, работой и школой в соответствии с их расписанием. Эта гибкость также может быть полезной для младших школьников, у которых проблемы со здоровьем ограничивают время в школе, или у них есть другие потребности, которые невозможно удовлетворить в традиционном классе, но которые могут быть решены с помощью онлайн-программы.

Другие преимущества не так очевидны, но тем не менее важны:

• Индивидуальный темп обучения: По определению, асинхронное обучение позволяет студентам составлять свои собственные расписания обучения.Это позволяет учащимся тратить больше времени на сложные области и работать над достижением мастерства вместо сроков, установленных сверху. Индивидуальный ритм помогает решить проблемы с разными стилями обучения, а также с проблемами в обучении.
• Асинхронное взаимодействие: Использование досок обсуждений и интерактивного редактирования документов может помочь учащимся глубже изучить материал в процессе общения друг с другом. Асинхронное сотрудничество позволяет студентам обращаться за помощью, когда они в ней нуждаются, и работать с материалом столько, сколько необходимо, прежде чем делиться своими мыслями с другими, что в целом приводит к более богатому и индивидуальному опыту.
• Портфолио обучения: Поскольку учащиеся не обязательно сдают один экзамен, оценка асинхронного обучения часто состоит из портфолио материалов, демонстрирующих мастерство. В лучшем случае портфолио онлайн-обучения может содержать богатую коллекцию видео, презентаций и других мультимедийных проектов, которые демонстрируют то, что было изучено гораздо глубже, чем стандартизированный тест, и эти проекты могут сопровождать учащихся на протяжении их академической карьеры и в реальный мир.

Асинхронные действия и средства обучения

Использование асинхронного обучения может показаться ошеломляющим для инструкторов, которые привыкли встречаться со студентами в традиционном классе — или, по крайней мере, в рабочее время онлайн. Попробуйте эти учебные задания, чтобы добавить в свой курс асинхронности:

• Видео: Превратите лекции в видео, записав свое обучение. Для достижения наилучших результатов вы можете объединить видео с документами, текстом, фотографиями и слайдами для полноценной презентации.Movenote и Moovly помогут вам начать работу
• Демонстрации: Иногда студентам нужно увидеть что-то в действии. Опубликуйте существующее видео, демонстрирующее умение, или создайте собственное и опубликуйте его на YouTube. Рассмотрите возможность использования инструмента расшифровки стенограммы, чтобы сделать копию текста для справки учащегося.
• Обсуждение в классе: Доски обсуждений — отличный способ побудить учащихся к взаимодействию, не требуя, чтобы они одновременно находились в сети. Вы также можете использовать социальные сети, чтобы разговор был более естественным.
• Групповые проекты: Вашим ученикам не обязательно находиться в одной комнате для совместной работы. Групповые презентации и отчеты можно редактировать с помощью Google Docs или Dropbox для совместной работы и комментирования в реальном времени. Чтобы общение происходило бесперебойно, вы также можете ввести систему управления задачами, такую ​​как Asana, для отслеживания прогресса .
• Учебные задания: Вашим ученикам необходимо применить то, что они узнали из ваших онлайн-материалов, поэтому попробуйте создавать викторины и игры, которые позволят им практиковать свои навыки и получать отзывы о том, что они знают — и что требует работы.JeopardyLabs, Quizlet и Sugarcane — хорошие места для разработки индивидуальных онлайн-мероприятий.

3 вещи, которые следует учесть перед переходом на асинхронное обучение

Асинхронное обучение имеет много преимуществ, но не без проблем. Прежде чем добавлять асинхронные элементы в свое обучение, обдумайте эти вопросы, чтобы убедиться, что ваш курс работает хорошо:

1. Как и когда вы будете оставлять отзывы? Регулярная обратная связь необходима для устранения недопонимания и поощрения, но отсутствие возможности видеть своих учеников в реальном времени может замедлить процесс.
2. Как вы сделаете уроки доступными и интересными? Вы не сможете переключать передачи, когда увидите, что ученикам скучно, поэтому планируйте способы сделать вашу информацию интересной. Обычно для этого требуются высококачественные видео и презентации, создание которых требует много времени, но их можно использовать повторно.
3. Как вы будете способствовать развитию мышления высшего порядка? Не всегда легко планировать онлайн-действия, выходящие за рамки викторин с несколькими вариантами ответов и карточек, но организация углубленных проектов и практика имеют решающее значение.
4. Как вы разделите блоки на более мелкие уроки? Модули небольшого размера являются ключом к обеспечению гибкости для асинхронных учеников.

.

Асинхронная связь на основе сообщений | Документы Microsoft

Перейти к основному содержанию

Содержание

Выйти из режима фокусировки

• Закладка

• Обратная связь

• редактировать

• Поделиться

  • Twitter

  • LinkedIn

  • Facebook

  • Эл. адрес

Оглавление

• 20.09.2018
• 7 минут на чтение

900 22.

Блок 6. Развитие фокуса

В этом блоке вы:

— узнайте, как выбрать тему

— практика сужения темы, чтобы установить фокус

— придумайте рабочее название

Один из самых сложных аспектов, с которым вы сталкиваетесь при работе над проектом, — это решить Рриттема и стблиш заголовок. Это необходимо для того, чтобы тема не закрывалась. Мне нужно установить фокус, чтобы проект не был слишком общим.Это не всегда так, поскольку вас могут заинтересовать многие аспекты более ранней темы. Тем не менее, изолируя этот аспект, вы должны глубже рассмотреть предмет. Это требование академической работы. Вы сделаете первые шаги к выполнению проекта в Блоке 1. В него входят: — выбор темы — идеи для мозгового штурма — nrrwing th focus b задавать urslf вопросы — установление рабочего названия, которое является флибл и разработано — выбор некоторых источников, просматривая журналы, книги и веб-сайты Вы изучите эту область более подробно в следующих задачах.

Задание 1. Выбор темы для расширенного эссе

Выбор темы требует внимательного рассмотрения; Когда вы работаете в своей предметной области, вам необходимо продемонстрировать уровень специализированных знаний, который показывает, что вы имеете более глубокое понимание предмета. В то же время вам нужно внимательно подумать, кто ваш читатель.

1.1 Прочтите эти шаги, которые описывают процесс выбора темы.но их в

соответствующего приказа б нумерации их 1-8.

Решите, насколько практично работать в этой теме. __

Найдите то, что вас интересует в предметной области. __

Обобщите идею вашего проекта одним предложением. __

Решите, как много вы уже знаете по теме. __

Расскажите о своих идеях. __

подскажите о возможном рабочем названии. __

Поищите источники.__

Составьте план. __

С учетом вашего читателя

Когда вы пишете академический текст, вы должны учитывать всю свою аудиторию. Обратите внимание: ur rdr:

— ожидает n академического rh от эксперта в области

— не обязательно быть экспертом по предмету, о котором вы пишете.

Задание 2. Разработка темы

Развитие конкретной направленности поможет вам выбрать подходящее название темы и будет способствовать развитию

юр поиск по исходникам.Это особенно полезно при использовании search ngin, поскольку точные данные поиска всегда дают наилучшие результаты.

2 .1 Посмотрите на следующие названия эссе. Напишите числа от 1 до 9 там, где, по вашему мнению, они

должно быть указано в следующей таблице в зависимости от того, насколько общим является каждое название.

1. Сравнительный анализ денежно-кредитной политики в США и Японии в период кризиса

2008-2009 гг.

2. Почему натуральные продукты лучше для потребителей.

3. Итоги глобального потепления в Китае.

4. Причины безработицы.

5. Интеллект интеллектуальных зданий; оценка текущих тенденций и изучение того, что

будущее держится.

6. Тающие полюса: величайшая опасность изменения климата.

7. Медицина и здоровье человека.

8.Создание азиатского отделения урн; сравнительный анализ с урной urrn Unit.

9. Интернет и маркетинг.

Самый общий	Общие / специальные	Наиболее специфичный

---

Дата: 05.01.2016; просмотр: 1057

---

.

▷ Микрочипирование человека, преимущества и недостатки

• Вам больше никогда не придется беспокоиться о потере кошелька
• В экстренных случаях медицинский персонал получит легкий доступ к данным о вашем здоровье
• Вы сможете автоматически контролировать многие ваших устройств
• Чипы могут сделать нас главными целями для людей с плохими намерениями
• Нам нужно подумать о том, кому действительно выгодны человеческие микрочипы

Было предсказано, что это год, в котором мы станем свидетелями начала человеческий микрочип.Эта технология позволяет, среди прочего, мгновенно проверить, является ли человек тем, кем он себя называет. Имплант RFID (радиочастотная идентификация ближнего действия) может хранить всю информацию, которую мы обычно носим в наших кошельках. Он может передавать нашу идентификационную информацию, когда мы проходим через контрольно-пропускной пункт, позволяя нам пользоваться общественным транспортом и оставлять длинные очереди у кассы в супермаркете в прошлом. Будущее микрочипов захватывающее, с множеством интересных потенциальных применений.Чипы, подобные тем, которые мы сейчас используем для домашних животных, могут стать обычным явлением в следующем десятилетии. Конечно, у технологии есть несколько недостатков — от практических и реалистичных до, возможно, более надуманных и антиутопических. Но хотя некоторые эксперты сомневаются в том, подходят ли эти чипы для использования на людях, тот факт, что они могут предложить много преимуществ, неоспорим.

Чип RFID существует уже некоторое время.

Чип RFID — это, по сути, крошечный двусторонний радиоприемник, размером примерно с рисовое зернышко, способный содержать различные типы информации.Он вставляется под кожу, и при сканировании чип может предоставить такую ​​информацию, как идентификационный номер человека, связанный с базой данных с более подробной информацией о владельце. Кевин Уорвик, профессор кибернетики из Университета Рединга в Великобритании, был первым человеком, имплантировавшим RFID-чип в свою руку в 1998 году. Цель заключалась в том, чтобы проверить, может ли его компьютер отслеживать его движения в университете по беспроводной сети. Когда в начале 2000-х компания Applied Digital Solutions во Флориде начала экспериментировать с имплантацией своих VeriChips — теперь называемых PositiveID — обычным людям, эта технология начала набирать обороты и в 2004 году получила одобрение FDA.

RFID-чип — это, по сути, крошечный двусторонний радиоприемник, размером примерно с рисовое зерно, способный хранить различные типы информации.

Преимущества

RFID-чип может быть полезным инструментом, особенно когда речь идет о чрезвычайных ситуациях, когда мгновенный доступ к нужной медицинской информации может означать разницу между жизнью и смертью. Вот еще несколько преимуществ:

1. Вам больше не придется беспокоиться о потере кошелька

Мы используем RFID-чипы во многих наших повседневных делах.Они находятся в карточках, которые мы используем для оплаты покупок в магазине, проезда в общественном транспорте, доступа к зданиям и брать книги в библиотеке. Проблема с этими пластиковыми картами в том, что мы можем их потерять или украсть. Имплантированный RFID-чип невозможно потерять или украсть.

2. Еще более простая идентификация

Наши паспорта, удостоверения личности и водительские права уже содержат микрочипы, и для перехода от сканирования паспортов к сканированию оружия потребуются минимальные изменения инфраструктуры на вокзалах, автобусных вокзалах и в аэропортах.Вы будете идентифицированы без каких-либо действий, кроме как пройти мимо читателя.

3. Членство в клубах и контроль доступа

Клубы Baja Beach в Роттердаме, Нидерланды, и Барселоне, Испания, были первыми клубами, которые предложили микрочипирование VIP-клиентам, что позволило им избежать долгого ожидания в очередях и облегчить доступ к функциям членства. . Участники используют свои фишки, чтобы отслеживать, что они заказывают, и даже для оплаты еды и напитков. Официанты могут сканировать чипы, а компьютер автоматически снимает с их банковских счетов.Имплантированные чипы RFID также практичны на рабочем месте, в отелях, в спортзалах и в любом другом месте, где необходима идентификация для получения доступа.

4. Ваша история болезни всегда будет легко доступна

Имплантированный RFID-чип можно использовать для быстрого доступа к вашей истории болезни: какие антибиотики вы принимали в прошлом, на что у вас аллергия, на какие лекарства вы принять и любую другую медицинскую информацию, имеющую отношение к неотложной медицинской помощи, особенно когда пациент без сознания.Эти имплантаты особенно полезны для людей, страдающих диабетом, сердечно-сосудистыми заболеваниями или болезнью Альцгеймера. Сам чип содержит не всю историю болезни пациента, а уникальный код или номер, которые можно использовать для доступа к информации из базы данных.

5. Наблюдение за пациентами, детьми и преступниками

Нередко младенцы путаются в больницах, пожилые люди или пациенты больниц выходят из лечебных учреждений или преступники сбегают из тюрьмы.Также нередко дети теряются в толпе, убегают из дома или становятся похищенными. В этих случаях возможность отслеживать людей означает душевное спокойствие для миллионов опекунов, членов семьи и родителей. В случае похищения первые 4 часа являются наиболее критическими, поскольку убийство обычно происходит в эти сроки. Чип RFID может значительно снизить риск чего-то ужасного.

6. Вы сможете автоматически управлять многими своими устройствами.

Представьте себе, что вы можете заводить машину автоматически, открывая входную дверь, когда вы приближаетесь к ней, ваш любимый телеканал включается, когда вы садитесь на диван, или термостат, чтобы убедиться, что температура правильная, когда вы приходите домой с работы.Все это возможно с помощью имплантата RFID, который привносит цифровую идентификацию в реальный мир.

7. Никто, кроме вас, не сможет использовать ваше оружие.

Smith & Wesson, а также Browning уже разработали систему имплантатов для огнестрельного оружия, которая позволяет только зарегистрированному владельцу стрелять из своего оружия. Ситуации, когда оружие украдено и попадает в чужие руки, или дети, случайно находящие оружие, больше не будут приводить к опасным ситуациям. Кроме того, функция GPS в этом оружии предоставит информацию о том, где, когда и кем был произведен выстрел, благодаря чему феномен «потерянного оружия» на местах преступлений уйдет в прошлое.

Недостатки

Конечно, имплантация чипов RFID также имеет ряд недостатков. Есть проблемы со здоровьем, а также проблемы с конфиденциальностью. Сможем ли мы по-прежнему контролировать нашу личную жизнь? Сможем ли мы сами удалить имплантаты? Как мы узнаем, что наши чипы взламывают?

1. RFID-чипы могут представлять угрозу для нашего здоровья

Существует множество различных систем цифровой идентификации, и мы используем много разных карт.У нас есть кредитная карта, удостоверение личности, членская карта медицинской помощи, карта общественного транспорта и так далее. Возможно, нам также потребуется имплантировать не один RFID-чип. Потенциальная проблема с этими чипами заключается в том, что они не всегда остаются на своем месте. Иногда они мигрируют в другое место, что затрудняет их поиск, что может быть особенно проблематичным в экстренных случаях. Некоторые другие риски включают опасность поражения электрическим током, неблагоприятные тканевые реакции, инфекции и несовместимость с медицинским оборудованием, таким как аппараты МРТ.Во время МРТ пациенты не могут брать что-либо металлическое, в том числе микрочипы. Кроме того, существуют потенциальные риски, связанные с некоторыми фармацевтическими препаратами, и проблема электрохирургических и электромагнитных помех для устройств и дефибрилляторов.

Исследования 2007 года показали, что микрочипы вызывают рак у от одного до десяти процентов лабораторных животных, которым имплантированы чипы. Несмотря на то, что эти случаи слишком редки, чтобы их можно было отличить от риска рака, связанного с любым другим имплантированным (медицинским) устройством, факт остается фактом: существуют различные потенциальные проблемы со здоровьем, связанные с RFID-чипами, которые в настоящее время недостаточно изучены.

2. Микрочипы могут лишить нас свободы выбора

С имплантатами RFID мы всегда должны вести себя как можно лучше. Больше не нужно ездить на автобусе бесплатно, ехать немного быстрее, чем следовало бы, придумывать оправдание, почему мы опаздываем на работу. Чтобы лучше обслуживать общественность, поставщику услуг необходимо иметь больший доступ к дополнительной информации, что также может серьезно ограничить нашу свободу. Например, сможем ли мы по-прежнему выбирать оплату наличными деньгами или кредитной картой, или мы будем вынуждены платить с помощью нашего имплантата RFID? Что, если получение микрочипа станет обязательным, например, для возможности устроиться на работу, получить страховку или поступить в школу? Как мы сможем удалить имплант?

3.Чипы могут сделать нас главной мишенью для людей с плохими намерениями

Как и в случае с большинством новых технологических разработок, чипы RFID также чувствительны к эксплуатации. Поскольку они содержат так много важной информации, они могут стать основной целью для людей с плохими намерениями, таких как хакеры. Представьте, что информация на вашем чипе не только читаема, но и доступна для записи. Это будет означать, что ваши данные могут быть повреждены, удалены или скопированы. Это означает, что преступники могут использовать ваши данные и копировать их или заменять своими собственными данными, изменяя вашу и свою физическую личность.

4. Нам нужно подумать о том, кому действительно выгодно человеческое микрочипирование.

Да, RFID-имплантаты могут сделать нашу жизнь более эффективной, но мы должны спросить себя, кому действительно выгодно человеческое микрочипирование. Большому Брату было бы очень легко постоянно отслеживать, где мы находимся, что мы делаем, как мы это делаем и с кем мы это делаем. Это может быть очень ценная информация для крупных корпораций и правительств. RFID могут позволить правительствам, охранным компаниям или полиции электронным способом «обыскивать» граждан с помощью считывателей чипов, размещенных в общественных местах, вдоль дорог, пешеходных зон и т. Д.RFID могут быть отсканированы с расстояния в несколько футов любым, у кого есть считыватель. Это законное беспокойство, требующее строгих мер контроля конфиденциальности и безопасности.

Заключение

RFID-чипы уже широко внедрены. Их приложения варьируются от отслеживания животных, отслеживания продуктов, инвентаризации, доступа и паспортного контроля и многих других. Хотя мысль о введении чипа в ваше тело немного странная, на самом деле она не новее, чем другие имплантированные устройства, которые мы используем сегодня, например, кардиостимуляторы.На данный момент микрочипирование является чисто добровольным и в основном используется для пациентов с высоким риском, таких как диабетики и люди, страдающие болезнью Альцгеймера и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Если человеческий микрочип не выполняется в обязательном порядке и не используется для отслеживания или «обыска», люди, как правило, кажутся вполне открытыми для потенциальных приложений. Однако массовая имплантация этих чипов вызовет множество споров о проблемах здоровья и конфиденциальности.

.