Регулирование скорости электродвигателя: Регулирование частоты вращения электродвигателей | Полезные статьи

Содержание

Регулирование частоты вращения асинхронного электродвигателя | Полезные статьи

Рисунок 1. Асинхронный двигатель Асинхронный двигатель (рис. 1) имеет неподвижную часть, которая называется статор, и вращающуюся часть, именуемую ротором. Магнитное поле создается в обмотке, размещенной в статоре. Такая конструкция электродвигателя позволяет регулировать частоту его вращения различными способами.

Основные технические характеристики, учитываемые при изменении частоты вращения

При регулировании частоты вращения асинхронных электродвигателей следует учитывать несколько основных технических показателей, которые в значительной мере влияют на процесс работы двигателей.

  1. Диапазон регулирования Д, то есть предел, до которого возможно изменять частоту вращения. Эта характеристика вычисляется по соотношению минимальной и максимальной частоты вращения.
  2. Плавность регулирования — определяется по минимальному скачку частоты вращения электродвигателя, когда осуществляется переход одной механической характеристики на другую.
  3. Направление изменения частоты вращения двигателя (так называемая зона регулирования). Номинальные условия работы определяют естественную механическую характеристику двигателя. Когда осуществляется процесс регулирования частоты вращения, эти характеристики (напряжение и частота питающей сети) начнут изменяться. В результате получаются искусственные характеристики, которые обычно ниже естественных.

Есть несколько способов регулирования частоты вращения электродвигателя:

Регулирование частоты вращения изменением частоты питающей сети

Регулирование частоты вращения путем изменения частоты в питающей сети считается одним из самых экономичных способов регулирования, который позволяет добиться отличных механических характеристик электропривода. Когда происходит изменение частоты питающей сети, частота вращения магнитного поля также меняется.

Преобразование стандартной частоты сети, которая составляет 50 Гц, происходит за счет источника питания. Одновременно с изменением частоты происходит и изменение напряжения, которое необходимо для обеспечения высокой жесткости механических характеристик.

Регулирование частоты вращения позволяет добиться различных режимов работы электродвигателя:

  • с постоянным вращающим моментом;
  • с моментом, который пропорционален квадрату частоты;
  • с постоянной мощностью на валу.

В качестве источника питания для регулирования могут использоваться электромашинные вращающиеся преобразователи, а также статические преобразователи частоты, которые работают на полупроводниковых приборах, серийно выпускающихся промышленностью.

Несомненным преимуществом частотного регулирования является наличие возможности плавно регулировать частоту вращения в обе стороны от естественной характеристики. При регулировании достигается высокая жесткость характеристик и отличная перегрузочная способность.

Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов

Регулирование частоты вращения путем изменения числа полюсов происходит за счет изменения частоты вращения магнитного поля статора. Частота питающей сети остается неизменной, в то время как происходит изменение частоты вращения магнитного поля и частоты вращения ротора. Они меняются обратно пропорционально числу полюсов. Например, число полюсов равно 2, 4, 6, 8, тогда обороты двигателя при изменении их количества будут составлять 3000, 1500, 1000, 750 оборотов в минуту.

Двигатели, которые обеспечивают переключение числа пар полюсов, имеют обычно короткозамкнутый ротор с обмоткой. Благодаря этому ротору обеспечивается возможность работы двигателя без дополнительных пересоединений в цепи.

Изменение частоты вращения включением в цепь ротора с реостатом

Еще одним способом изменения частоты вращения двигателя является включение в цепь ротора с реостатом. Такой метод имеет существенное ограничение, так как может быть применен только для двигателей с фазным ротором. Он обеспечивает плавное изменение частоты вращения в очень широких пределах. Минусом же являются большие потери энергии в регулировочном реостате.

Изменение направления вращения

Изменение направления вращения двигателя может быть осуществлено за счет изменения направления вращения магнитного поля, которое создается обмотками статора. Изменение направления вращения можно достичь, изменив порядок чередования тока в фазах обмотки статора.

Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту [email protected] с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.  

Регулирование скорости вращения асинхронных электродвигателей

Из уравнения механической характеристики (97) вытекает, что регулирование скорости вращения асинхронных электро­двигателей можно осуществить:

изменением частоты питающего тока;

изменением числа «ар полюсов обмотки статора;

введением дополнительных сопротивлений в цепь обмотки ротора.

Первые два способа используются для регулирования скоро­сти вращения электродвигателей с короткозамкнутым ротором, а последний — электродвигателей с фазным ротором (с кон­тактными кольцами).

Регулирование скорости вращения изменением частоты пи­тающего тока используется очень редко, так как этот способ применим лишь в случае, когда электродвигатель питается от отдельного генератора. В этом случае для регулирования скоро­сти необходимо менять скорость вращения питающего генератора в такой же пропорции, е какой должна меняться скорость регулируемого электродвигателя. Бели же электродвигатель пи­тается от сети трехфазного тока, то осуществить регулирование его скорости изменением частоты невозможно. На практике ре­гулирование скорости изменением частоты применяется лишь в. гребных электрических установках переменного тока, в кото­рых мощные гребные электродвигатели получают питание от отдельных генераторов и поэтому частоту питающего тока мож­но регулировать произвольно.

Наиболее часто на практике применяется второй способ, позволяющий достаточно просто осуществлять ступенчатое ре­гулирование скорости вращения асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Если имеется возможность из­менять число пар полюсов обмотки статора [см. формулу (80)] то, следовательно, имеется возможность ступенчатого регулиро­вания скорости вращения электродвигателя, так как число пар полюсов может быть равно 1, 2, 3 и т. д. Электродвигатели, до­пускающие переключение числа пар полюсов, должны иметь в пазах статора либо несколько независимых обмоток, либо од­ну обмотку со специальным переключающим устройством. Оте­чественная промышленность выпускает двух-, трех- и четырех- скороетные электродвигатели, используемые :в основном на морском транспорте и на некоторых кранах. Когда числа полю­сов значительно отличаются друг от друга, двух скор осиные электродвигатели изготовляются с двумя независимыми об­мотками. Одна, например, может быть выполнена на 2

р = 2, а вторая на 2р = 8 полюсов. Тогда при подключении к сети пер­вой обмотки магнитное поле статора будет вращаться со скоростью
n
1 = 60·50 / 1 = 3000 об /мин, а при подключении к сети второй обмотки — со скоростью n1 =  60·50 / 4 = 750 об /мин. Соответствую­щим образом будет изменяться при этом и скорость вращения ротора n2 = n1 (1—s).

Часто в пазы статора двухскоростного электродвигателя закладывают одну обмотку, но выполняют ее так, чтобы мож­но было включать ее при необходимости треугольником (рис. 49, а) и двойной звездой (рис. 49, б). При включении такой обмотки треугольником число полюсов равно 2р = 2а, а при вклю­чении двойной звездой 2

р = а (где а — любое целое число), т. е. при переходе от треугольника к двойной звезде число пар по­люсов статорной обмотки уменьшается вдвое, а скорость элек­тродвигателя возрастает вдвое.

Регулирование переключением числа пар полюсов применя­ется только для электродвигателя с короткозамкнутым рото­ром, потому что у электродвигателей с фазным ротором одно

временно с переключением обмотки статора требуется переклю­чать и обмотку ротора, что усложняет конструкцию электродви­гателя и переключающего устройства. Данный способ регули­рования скорости отличается высокой экономичностью, но он не лишен и недостатков. В частности, регулирование скорости происходит не плавно, а скачками, требуется довольно сложное переключающее устройство, в особенности при числе скоростей большем двух; при переходе с одной скорости на другую раз­рывается цепь статора, при этом неизбежны толчки тока и мо­мента, коэффициент мощности при низших скоростях ниже, чем при высших из-за увеличения рассеяния магнитного потока.

Регулирование скорости введением дополнительных сопро­тивлений в цепь ротора возможно только у электродвигателей с фазным ротором. Согласно уравнению (97), при введении раз­личных активных сопротивлений в цепь ротора жесткость ха­рактеристик изменяется (рис. 50), т. е. при одной и той же на­грузке скорость электродвигателя будет различной. Очевидно, чем выше величина дополнительного сопротивления, тем мягче искусственная характеристика и тем ниже скорость электродви­гателя.

Допустим электродвигатель работает с установившейся ско­ростью n1 на естественной характеристике а в точке 1, развития некоторый вращающий момент М1 = Мc. При введении в цепь ротора некоторого сопротивления R1 электродвигатель перей­дет на работу по характеристике b, уравнение которой

Так как в момент включения сопротивления скорость электро­двигателя практически не изменится, переход с характеристи­ки а на характеристи­ку b произойдет по гори­зонтали 12, причем вра­щающий момент электро­двигателя снизится до М2, который меньше мо­мента сопротивления ме­ханизма М, поэтому ско­рость электродвигателя будет падать, а скольже­ние возрастать. При воз­растании скольжения мо­мент, согласно выраже­нию (92), увеличивается до тех пор, пока момент электродвигателя вновь не станет равным момен­ту сопротивления ме­ханизма, после чего наступит равновесие моментов и двигатель будет вращаться с новой установившейся скоростью n3 (точ­ка 3).

При необходимости дополнительно может быть включено сопротивление R2. Тогда скорость электродвигателя снизится до величины n5. При отключении сопротивлений скорость элект­родвигателя будет возрастать, при этом переход с одной харак­теристики на другую происходит в обратном порядке, как по­казано на рис. 50.

Последний способ позволяет получить широкий диапазон скоростей, но является крайне неэкономичным, так как при увеличении активного сопротивления цепи ротора растут потери энергии в электродвигателе, а значит уменьшается его к. п. д. Сами регулировочные реостаты, особенно для мощных электро­двигателей, получаются громоздкими и выделяют много тепла.

Необходимо также иметь в виду, что большинство электро­двигателей в настоящее время выполняется с самовентиляцией.

Вследствие этого при понижении скорости вращения охлаж­дение ухудшается и электродвигатель не может развивать но­минальный вращающий момент.


6 способов регулировки скорости электродвигателя

Любой преобразователь частоты имеет несколько каналов управления частотой выходного напряжения и, соответственно, скоростью вращения электродвигателя. Рассмотрим основные каналы на примере преобразователя VT Drive Fit.

Итак, скорость двигателя можно регулировать следующими способами.

1. Настройка параметра F0-08 в меню устройства. Заданное значение частоты программируется и запоминается. В процессе работы частоту можно оперативно менять при помощи клавиш «Вверх» и «Вниз». Этот канал управления выбирается установкой функции F0-03 = 0. Измененное значение частоты после выключения питания не сохраняется и при повторном включении вновь возвращается к значению, установленному в F0-08. Задать запоминание измененной в процессе работы частоты можно установкой параметра F0-03 = 1.

2. Использование аналоговых входов Ai1, Ai2, Ai3. Все три входа могут быть входами по напряжению, с диапазоном от 0 до 10 В. Вход Ai2 может использоваться как токовый — на плате имеется специальный джампер для переключения. Если необходимо наличие входа Ai3 (диапазон напряжения – от -10 до +10 В), применяется дополнительная плата расширения, которая заказывается отдельно. Для выбора этих каналов нужно задать F0-03 = 2, 3, 4.

3. Использование импульсного высокочастотного входа Di5. На этот вход могут быть поданы импульсы с напряжением от 9 до 30 В и частотой до 100 кГц. Соответствие между частотой на входе Di5 и выходной частотой преобразователя частоты VT Drive Fit определяется в параметрах F4-28…F4-31. Импульсы для работы на этом канале могут быть получены с вращающегося энкодера, с индуктивного или оптического датчика, а также с дискретного выхода другого ПЧ или контроллера. Для выбора данного канала устанавливается F0-03 = 5.

4. Если в работе требуется несколько значений частоты, их можно предварительно задать, используя многоскоростной (многоступенчатый) режим. Для этого необходимо установить F0-03 = 6. Код выбора частоты задается подачей сигналов на четыре дискретных входа Di.

5. Использование датчика ПИД-регулятора. Датчиком может быть любой преобразователь давления, температуры, напряжения в сигнал напряжения или тока. При этом реализуется обратная связь, позволяющая регулировать и поддерживать постоянными различные параметры технологических процессов. Для выбора этого канала устанавливается F0-03 = 8.

6. Выходную частоту можно менять путем подачи сигналов Up / Down на соответствующие дискретные входы. Для этого нужно функцию (F00…F4-10) этих входов установить на значения 6 и 7.

Выбор между источниками частоты

В общем случае можно выбрать 3 источника частоты, каждый из которых имеет каналы управления, перечисленные выше.

  1. Главный источник частоты Х. Выбор канала производится в параметре Х0-03.
  2. Вспомогательный источник частоты Y. Выбор канала производится в параметре Х0-04.
  3. Сочетание (суперпозиция) главного и вспомогательного источников, X и Y.

Примеры установки канала управления скоростью приведены для главного источника частоты Х. Для вспомогательного канала Y параметры задаются аналогичным образом. Максимальная выходная частота, независимо от канала и источника, ограничена параметром, заданным в параметре F0-10 (50…320 Гц).

Возможность регулировки частоты при помощи переменного резистора (потенциометра) отсутствует. Плавная регулировка возможна только путем применения внешнего потенциометра, подключенного на аналоговый вход Ai1…Ai3.

Другие полезные материалы:
Преимущества векторного управления асинхронным двигателем
Настройка ПЧ для работы на несколько двигателей
Тонкости настройки преобразователя частоты

Регулирование скорости электродвигателей — Энциклопедия по машиностроению XXL

Электроконтактные регуляторы электродвигателей компактны, надежны в работе, обеспечивают высокую точность поддержания скорости (у регуляторов радиального действия). К недостаткам этих регуляторов относится сложность конструкции, невозможность изменять скорость в процессе работы. Они применяются для регулирования скорости электродвигателей небольшой мощности — от нескольких ватт до нескольких киловатт.  [c.369]

Регулирование скорости электродвигателей постоянного тока независимого возбуждения осуш,ествляется параметрическими методами (изменением сопротивления якоря, шунтированием якоря при наличии последовательного сопротивления, изменением магнитного потока) или методами, связанными с питанием от отдельного источника [56].  [c.6]


Кроме перечисленных выше узлов и систем, на каркасе закреплены автотрансформатор 15 для регулирования скорости электродвигателя, следовательно, и ленты, а также потенциометр 16 и пульт управления агрегатом 17.  [c.229]

РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ  [c.513]

Регулирование скорости электродвигателей 513  [c.726]

Автоматическое управление асинхронными электродвигателями с фазовым ротором в основном сводится к переключению сопротивлений в роторных цепях при пуске, торможении и регулировании скорости электродвигателей. Схемы автоматизации пуска выполняются в функции времени, скорости или тока.  [c.20]

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ О РЕГУЛИРОВАНИИ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ  [c.157]

Сопротивления для пуска и регулирования скорости электродвигателей постоянного и переменного тока. Виды сопротивлений проволочные (ленточные) и чугунные. Стандартные ящики сопротивлений, место установки их на кране.  [c.508]

Регулирование скорости электродвигателя при помощи сопротивления в цепи ротора. Указанные выше способы регулирования числа оборотов асинхронного электродвигателя требуют специального его исполнения или устройства дорогой и сложной аппаратуры, поэтому они широкого распространения не получили.  [c.167]

Регулирование скорости электродвигателя последовательного возбуждения при спуске осуществляют по схеме параллельного включения якоря с обмоткой возбуждения. В этом случае независимо от веса груза электродвигатель работает как бы с параллельным возбуждением. При значительном весе груза электродвигатель работает как генератор, направляя ток в обмотку возбуждения и создавая тормозной момент. При спуске больших грузов излишек электроэнергии, необходимый длй возбуждения, будет отдаваться в сеть.  [c.176]

Контактор — аппарат, который служит для включения и отключения электрического тока при пуске и остановке, реверсирования и регулирования скорости электродвигателя.  [c.190]

Регулирование скорости электродвигателя постоянного тока. В отличие от ступенчатого регулирования скорости асинхронного электродвигателя в электродвигателях постоянного тока можно получить плавное регулирование числа оборотов, что является одним из  [c.119]

Регулирование скорости электродвигателя 4 производится тем же реостатом А путем изменения напряжения на клеммах генератора 2 и электродвигателя 4, причем диапазон изменения скоростей электродвигателя 4 можно изменить реостатом В в цепи возбуждения электродвигателя станка.  [c.121]


Все контроллеры переменного тока позволяют осуществлять регулирование скорости электродвигателей с фазным ротором в диапазоне 2,5 1 за счет введения в цепь ротора регулировочных ступеней сопротивлений.  [c.14]
Фиг. 183. Способы регулирования скорости электродвигателей постоянного тока
Пуск и регулирование скорости электродвигателя ДТ производится нажатием педали командоконтроллера КК- Каждому рабочему положению командоконтроллера соответствует определенное сочетание замкнутых и разомкнутых контактов КК1—КК5, что обеспечивает плавную последовательность включения контакторов.  [c.150]

Контроллеры барабанные и кулачковые служат для пуска, реверсирования и регулирования скорости электродвигателей, установленных на кране. Управление этими контроллерами осуществляется вручную, для чего они снабжаются штурвалами или рукояткой. Барабанные контроллеры сняты с производства и в эксплуатации находятся лишь ранее выпущенные или импортные.  [c.170]

Регулирование скорости электродвигателя поворота ступенчатое реостатное. Питание цепей управления возбуждения машины, освещения и отопления осуществляется от вспомогательного генератора.  [c.113]

Регулирование скоростей электродвигателей бесступенчатое, выполнено по системе генератор — двигатель (Г — Д) и достигается изменением напряжения главного генератора. Вспомогательный генератор предназначен для питания цепей управления, возбуждения машины, освещения и отопления. Предусмотрена возможность переключения электропривода механизма поворота на вспомогательный генератор, что позволяет совмещать работу этого механизма с работой одного из механизмов крана, работающих от главного генератора. Электродвигателем поворота в этом случае управляют с помощью дополнительного контроллера. Регулирование скорости ступенчатое реостатное.  [c.146]

Регулирование скорости электродвигателей можно осуществлять не только с помощью рассмотренных выше систем, но и с помощью ионных приборов, тиратронов, ртутных выпрямителей, игнитронов. Диапазон регулирования скорости вращения путем изменения напряжения якорной цепи составляет 35 1, а диапазон регулирования — изменением магнитного потока — 4 1.  [c.41]

Потоки направлены в разные стороны, и обычно Фд несколько больше, так как в установившемся режиме электрод подается в зону сварки по мере его плавления. При отклонении напряжения f/д Б ту или иную сторону соответственно изменяется поток Фд, вызывая торможение или ускорение вращения электродвигателя для восстановления режима. Резистор Rq слу/кит для расширении диапазона регулирования. Скорость сварки в автоматах АДС в процессе сварки не регулируется и остается постоянной.  [c.147]

С плавным регулированием скорости до отношения 2 1 при постоянном моменте или до отношения 4 1 при вентиляторном моменте Асинхронные электродвигатели с фазным ротором, с реостатным регулированием в цепи ротора Механизмы передвижения и подъема кранов, вспомогательные механ измы прокатных цехов, экскаваторы, вентиляторы, дымососы, насосы, требующие регулирования производительности, подъемные машины  [c.125]

Регулирование скорости воздуха осуществляется изменением частоты вращения электродвигателя вентилятора регулятором напряжения, а также с помощью заслонки, обеспечивающей подсос воздуха через отверстие в трубопроводе, соединяющем вентилятор с рабочим участком.  [c.149]

Первые четыре ряда (а, Ь, с и d) несут информацию, касающуюся величины перемещения суппорта на данном интервале поворота заготовки, и, следовательно, величины скорости электродвигателя 3. Система регулирования этого двигателя позволяет изменять число его оборотов в минуту ступенями, причем приняты следующие десять скоростей в долях от номинальной величины О, 1/9, 2/9,…, 9/9.  [c.374]

Плавное бесступенчатое регулирование скорости подачи выемочной машины с помощью объемной гидравлической передачи обеспечило более полное использование мощности электродвигателя и позволило автоматизировать режимы работы механизма подачи.  [c.6]


Регулирование скорости электродвигателя 2 на этом станке производится при помощи электромашииного усилителя (ЭМУ). Достигаемые пределы изменения чисел оборотов электродвигателя от 270 до 4500 в минуту обеспечивает диапазон регулирования )-17. При использовании двух ступеней ременной передачи 1-ой и 4-ой, имеющих передаточные отношения 1 1 и 1 2, достигается общий диапазон регулирования /)-34. Это дает возможность получать на шпинделе передней бабки скорость вращения в пределах 2,35—80 об/мин с бесступенчатым регулированием скорости. Ускоренные перемещения стола получают путем форсирования хода электродвигателя до 5200 об/мин. Это дает возможность в большинстве случаев обработки получать значительное увеличение скорости ускоренных перемещений по отношению к рабочей скорости. В зависимости от положения ремня на шкивах 1 я 4 эта скорость будет соответственно равна 58 и 115 об/мин шпинделя передней бабки.  [c.40]

К основному электрооборудованию относятсяз электродвигатели аппараты управления электродвигателями — контроллеры, командоконтроллеры, контакторы, магнитные пускатели, реле управления аппараты регулирования скорости электродвигателей — пускорегулирующие реостаты, тормозные машины аппараты управления тормозами — тормозные электромагниты и электрогидрав-лические толкатели аппараты электрической защиты — защитные панели, автоматические выключатели, максимальные и тепловые реле, предохранители, распределительные ящики и другие аппараты, обеспечивающие максимальную и нулевую защиту электродвигателей аппараты механической защиты — конечные выключатели и ограничители грузоподъемности, обеспечивающие защиту крана и его механизмов от перехода крайних положений и перегрузки полупроводниковые выпрямители (селеновые, германиевые и кремниевые), являющиеся преобразователями переменного тока в постоянный ток, которым питаются обмотки возбуждения тормозных машин, обмотки магнитных усилителей, а также силовые цепи и цепи управления некоторых типов башенных кранов генераторы переменного и постоянного тока, применяемые на некоторых типах башенных кранов в качестве источников питания для всего электрооборудования или электрооборудования приводов отдельных механизмов аппараты и приборы, используемые для различных переключений и контроля в силовых цепях и цепях управления, — кнопки, рубильники, выключатели, переключатели, измерительные приборы.  [c.99]

Конечные выключатели. Назначение конечных выключателей для главного и вспомогательного хода, их устройство и принцип действия. Тормозные электромагниты постоянного и переменного тока. Принцип действия тормозных электромагнитов переменного тока, их устройство и включение в цепь. Сопротивление для пуска и регулирования скорости электродвигателей постоянного и переменного тока. Виды сопротивлений проволочные (.ченточные) и чугунные стандартные ящики сопротивлений, место установки их на кранах.  [c.521]

К основному электрооборудованию относятся электродвигатели аппараты управления электродвигателями — магнитные пускатели, контакторы, реле управления, аппараты регулирования скорости электродвигателей — пускорегулирующие сопротивления, вихревые тормозные генераторы аппараты  [c.71]

Вращение шпинделя стола или главного вала реверсивное. Скорость вращения может плавно регулироваться в пределах 0,04—2,5 об/мин. Плавное регулирование скорости электродвигателя достигается применением специальной э.иектрическо схемы >шравления. Выбор нужного числа оборотов достигается в зависимости от заданной скорости сварки и диаметра свариваемого изделия по специальной таблице, прикрепленной на верхней крышке станины. Регулирование чисел оборотов осуществляется поворотом рукоятки потенциометра на главном пульте управления.  [c.227]

Регулирование скоростей электродвигателей при пуске осушествля-ется изменением значения пускорегулирующих сопротивлений резисторов в цепи ротора. Для снижения динамических нагрузок при пуске электродвигателей предусмотрены вьпслючаемые ступени сопротивлений резисторов в цепи ротора. Пуск и торможение электродвигателей автоматизированы, для чего в магнитных контроллерах применены реле ускорения и торможения.  [c.50]

Основными исполнениями кулачковых контроллеров переменного тока являются контроллеры для управления асинхронными двигателями с фазным ротором серии MTF (МТН). Контроллеры ККТ61А и ККТ 68А применяются на механизмах подъема и передвижения, а контроллер ККТ 62А, управляющий двумя двигателями, — на механизмах передвпжения. Указанные исполнения контроллеров позволяют в зоне больших нагрузок осуществлять регулирование скорости электродвигателей в диапазоне 2,5 1 за счет введения в цепь ротора регулировочных ступеней резисторов. Получить такой диапазон в зоне малых нагрузок представляется возможным только при толчковой работе (многократное переключение с рабочего на нулевое положение и обратно), что является одним из недостатков этих контроллеров.  [c.75]

Электрооборудование крана состоит из электродвигателей, аппаратов управления и защиты, аппаратов регулирования, скорости электродвигателей, токоподводяш.их устройств, приборов освещения, отоплегия и др.  [c.170]

Каждое рабочее движение крана выполняется индивидуальным электродвигателем, который соответствующим редуктором соединен с исполнительным механизмом. Регулирование скорости электродвигателей, за исключением электрод лгателя вращения крана, осуществляется по системе генератор — двигатель путем изменения напряжения генератора, питающего якорь двигателя. Для электродвигателя вращения крана принято реостатное регулирование скорости.  [c.100]


Автоматическое регулирование скоростей электродвигателей осуществляется с помощью натяжных роликов, установленных между барабанами. Переходя с барабана на барабан, проволока огибает натяжной и направляющий ролики, образуя петлю. При рассогласовании скоростей барабанов пешя удлиняется или укорачивается, перемещая натяжной ролик, которой механически связан с датчиком (сельсином или реостатом), воздействующим на силу тока в обмотке возбуждения электродвигателя предыдущего блока. Приводом станов этого типа может служить источник постоянного тока с нерегулируемым напряжением, мотор-генератирная установка с регулируемым напряжением или тиристорные выпрямители. При механическом ретулировании скорости барабанов используют вариаторы, управляемые натяжными роликами.  [c.585]

Таким образом, путь фрезы, повторяющей движения щупа, состоит как бы из ряда весьма малых, незаметных на глаз ступеней, которые позволяют вести копирование с точностью 0,01—0,02 мм. У копировально-фрезерного станка модели 6441Б Ленинградского станкостроительного завода им. Свердлова щуп управляет движениями не в результате прерывистого замыкания и размыкания контактов, а путем плавного регулирования двигателей подач по так называемой системе Леонардо, при которой изменение скоростей электродвигателей достигается изменением токов возбуждения электромеханических усилителей.  [c.285]

Со ступсн4латым регулированием скорости не свыше 6 1 и не слишком частыми пуск ами Асинхронные электродвигатели с к. 3. ротором и переключением числа полюсов Металлорежущие станки малой мощности лифты со скоростью дви жения до 1 м/с  [c.125]


Способы регулирования асинхронного двигателя. — РОСЭЛЕКТРО

Асинхронный двигатель является наиболее массовым электрическим двигателем. Эти двигатели выпускаются мощностью от 0,1 кВт до нескольких тысяч киловатт и находят применение во всех отраслях хозяйства. Основным достоинством асинхронного двигателя является простота его конструкции и невысокая стоимость. Однако по принципу своего действия асинхронный двигатель в обычной схеме включения не допускает регулирования скорости его вращения. Особое внимание следует обратить на то, что во избежание значительных потерь энергии, а, следовательно, для короткозамкнутых асинхронных двигателей во избежание перегрева его ротора, двигатель должен работать в длительном режиме с минимальными значениями скольжения. 

Рассмотрим возможные способы регулирования скорости асинхронных двигателей (см. рис.1). Скорость двигателя определяется двумя параметрами: скоростью вращения электромагнитного поля статора ω0 и скольжением s:

Исходя из (1) принципиально возможны два способа регулирования скорости: регулирование скорости вращения поля статора и регулирование скольжения при постоянной величине ω0.

Скорость вращения поля статора определяется двумя параметрами (см.3.3): частотой напряжения, подводимого к обмоткам статора f1, и числом пар полюсов двигателя рп. В соответствии с этим возможны два способа регулирования скорости: изменение частоты питающего напряжения посредством преобразователей частоты, включаемых в цепь статора двигателя (частотное регулирование), и путем изменения числа пар полюсов двигателя.

Регулирование скольжения двигателя при постоянной скорости вращения поля статора для короткозамкнутых асинхронных двигателей возможно путем изменения величины напряжения статора при постоянной частоте этого напряжения. Для асинхронных двигателей с фазным ротором, кроме того, возможны еще два способа: введение в цепь ротора добавочных сопротивлений (реостатное регулирование) и введение в цепь ротора добавочной регулируемой э.д.с. посредством преобразователей частоты, включаемых в цепь ротора (асинхронный вентильный каскад и двигатель двойного питания).

В настоящее время благодаря развитию силовой преобразовательной техники созданы и серийно выпускаются различные виды полупроводниковых преобразователей частоты, что определило опережающее развитие и широкое применение частотно-регулируемого асинхронного электропривода. Основными достоинствами этой системы регулируемого электропривода являются:

  • плавность регулирования и высокая жесткость механических характеристик, что позволяет регулировать скорость в широком диапазоне; 
  • экономичность регулирования, определяемая тем, что двигатель работает с малыми величинами абсолютного скольжения, и потери в двигателе не превышают номинальных. 
Недостатками частотного регулирования являются сложность и высокая стоимость (особенно для приводов большой мощности) преобразователей частоты и сложность реализации в большинстве схем режима рекуперативного торможения.

Подробно принципы и схемы частотного регулирования скорости асинхронного двигателя рассмотрены ниже.

Изменение скорости переключением числа пар полюсов асинхронного двигателя позволяет получать несколько (от 2 до 4) значений рабочих скоростей, т.е. плавное регулирование скорости и формирование переходных процессов при этом способе невозможно.

Поэтому данный способ имеет определенные области применения, но не может рассматриваться, как основа для построения систем регулируемого электропривода.

Управление трехфазными двигателями — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»

Содержание

  1. Переключение секций обмоток статора на разное число пар полюсов
  2. Частотный способ управления
  3. Изменение напряжения, подводимого к статору
  4. Параметрическое управление

Управление трехфазными двигателями может осуществляться несколькими способами. Мы расскажем о самых распространенных методах и рассмотрим их достоинства и недостатки.

Переключение секций обмоток статора на разное число пар полюсов

Древо- и металлообрабатывающие станки, подъемники и многие другие механизмы работают на разных скоростях и не нуждаются в плавном регулировании. Для управления ими достаточно привода со ступенчатым изменением скорости.

Вы можете обеспечить некоторое количество фиксированных скоростей вращения с помощью многоскоростного короткозамкнутого двигателя, переключая обмотку статора на различное число пар полюсов. Скорость вращения магнитного потока в этом случае изменяется благодаря распределению МДС в расточке статора. Если соотношение пар полюсов составляет 1:2, обмотки каждой из фаз представляют собой две секции. Изменяя направление тока в одной из них, вы измените число пар полюсов в 2 раза.

Частотный способ управления

Этот способ позволяет плавно регулировать скорость в достаточно широких пределах, сохраняя характеристики работы двигателя. Скорость вращения ротора изменяется путем изменения частоты питающего тока и скорости вращения магнитного поля.

Вам понадобится преобразователь частоты, способный преобразовать ток питающей сети 50 Гц в ток регулируемой переменной частоты, который плавно изменяется в широких пределах. Многие частотные преобразователи, выпускаемые современной промышленностью, выполняют векторное или бездатчиковое управление и регулируют выходные частоты в диапазоне 0-800 Гц.

Этот метод управления предполагает использование двух каналов управления – по напряжению и по частоте. При уменьшении частоты с целью сохранения магнитного потока неизменным требуется в то же время снижать уровень напряжения.

Изменение напряжения, подводимого к статору

Чтобы форма механической характеристики двигателя оставалась постоянной, а скорость достигала нужного вам значения, нужно воспользоваться способом изменения напряжения. На обычных двигателях диапазон регулирования скорости не слишком велик. Большего диапазона можно добиться на двигателях повышенного скольжения. Для обеспечения устойчивой работы агрегата необходимо применять замкнутую систему, которая гарантирует стабилизацию скорости.

Когда вы меняете статический момент, система регулирования начинает поддерживать заданный уровень скорости, и одна механическая характеристика переходит в другую. Источником с регулируемым напряжением служат тиристорные преобразователи (обычно функционирующие в импульсном режиме) либо магнитные усилители. Заданную скорость обеспечивает среднее напряжение, поддерживающееся на зажимах статора.

Использование автотрансформаторов с секционными обмотками и трансформаторов для регулирования напряжения на зажимах возможно, но не всегда целесообразно, поскольку эти агрегаты достаточно дороги и не могут обеспечить высокое качество регулирования, к тому же с ними доступно исключительно ступенчатое изменение напряжения. Автотрансформаторы обычно применяют, если необходимо ограничить пусковой ток в мощном двигателе.

Параметрическое управление

Этот способ означает введение добавочного сопротивления в цепи двигателя. Поскольку активное сопротивление цепи статора незначительно влияет на значение критического скольжения, введение в цепь статора дополнительного сопротивления малоэффективно, и такой метод практически не применяется. Если статический момент неизменен, скорость лишь слегка понизится.

Примерно такой же эффект дает введение в цепь статора индуктивного сопротивления. При этом немного уменьшается критическое скольжение, а вот момент двигателя снижается существенно, так как сопротивление увеличивается.

Добавочное сопротивление в цепи статора может ограничить пусковые токи. Тогда дополнительное активное сопротивление обеспечивают тиристоры, а дополнительное индуктивное сопротивление – дроссели.

Такой же незначительный эффект оказывает введение добавочного индуктивного сопротивления в цепь ротора. Гораздо лучше регулирует скорость добавочное активное сопротивление в цепи ротора.

Ввиду всего вышеизложенного, использование способа параметрического управления обосновано в том случае, когда необходимо кратковременное снижение скорости во время технологического процесса, либо если процессы управления скоростью полностью сочетаются с циклом пуска и торможения исполнительного механизма.

Способы регулирования скорости трехфазных двигателей выбираются в зависимости от целей, которые вы преследуете, типа и модели двигателя и рабочего механизма, особенностей технологического процесса и т.д.


Регулирование скоростей вращения асинхронных электродвигателей

Скорость вращения ротора асинхронного двигателя определяется выражением
n = no (1 — S) = (f1∙60)(1 — S)/p.
Отсюда следует, что скорость асинхронного двигателя можно регулировать изменением какой-либо из трех величин: числа пар полюсов р; частоты f1 тока питающей сети; скольжения S.


Изменение числа пар полюсов на статоре электродвигателя

Изменение числа полюсов электродвигателя. Для возможности изменения числа пар полюсов электродвигателя статор его выполняют либо с двумя самостоятельными трехфазными обмотками, либо с одной трехфазной обмоткой, которую можно пересоединять на различные числа полюсов.

На рисунке схематически показаны две катушки одной фазы, соединенные последовательно. Катушки создают четыре магнитных полюса. Те же катушки, соединенные параллельно между собой, создадут только два полюса (рис. б). Пересоединение обмоток статора производится при помощи специального аппарата – контроллера. При этом способе регулировка скорости вращения двигателя совершается скачками.

На практике встречаются двигатели, синхронные скорости вращения no которых могут быть равны 3000, 1500, 1000 и 750 оборотов в минуту.

Регулировку скорости вращения двигателя путем изменения числа полюсов можно производить только у асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Ротор с короткозамкнутой обмоткой может работать при разных числах полюсов магнитного поля. Наоборот, ротор двигателя с фазной обмоткой может работать нормально лишь при определенном числе полюсов поля статора. Иначе обмотку ротора также пришлось бы переключать, что внесло бы большие усложнения в схему двигателя.

Изменение частоты переменного тока. При этом способе частоту переменного тока, подводимого к обмотке статора двигателя, изменяют при помощи специального преобразователя частоты. Регулировку изменения частоты тока выгодно производить, когда имеется большая группа двигателей, требующих совместного плавного регулирования скорости вращения (рольганги, текстильные станки и т. п.). Этот способ регулирования скорости мало распространен ввиду сложности его осуществления.

Введение сопротивления в цепь ротора. Первые два способа регулировки скорости вращения асинхронного двигателя требуют или специального исполнения двигателя, или наличия специального преобразователя частоты и поэтому широкого распространения не получили. Третий способ регулировки скорости вращения асинхронных двигателей состоит в том, что во время работы двигателя в цепь обмотки ротора вводят сопротивление регулировочного реостата.

С увеличением активного сопротивления цепи ротора возрастает величина скольжения S, соответствующая заданному значению вращающего момента М (величина вращающего момента, развиваемого двигателем, равна моменту сопротивления на валу двигателя). Таким образом, вводя дополнительно активное сопротивление в цепь фазного ротора, мы увеличиваем скольжение S и, следовательно, снижаем скорость вращения ротора n. Такой способ регулирования применим только для асинхронных двигателей с фазным ротором. Регулировочный реостат включают в цепь ротора так же, как и пусковой реостат. Разница между пусковым и регулировочным реостатом состоит в том, что регулировочный реостат рассчитан на длительное прохождение тока. Для двигателей, у которых производится регулировка скорости вращения путем изменения сопротивления в цепи ротора, пусковой и регулировочный реостаты объединяются в один пускорегулировочный реостат. Недостатком этого способа регулирования является то, что в регулировочном реостате происходит значительная потеря мощности, тем большая, чем шире регулировка скорости вращения двигателя.

Реверсирование асинхронных электродвигателей. Для изменения направления вращения (реверсирование) асинхронного двигателя следует поменять местами два любых провода из трех, идущих к обмоткам статора двигателя. При этом меняется направление вращения магнитного поля статора и двигатель станет вращаться в другую сторону. Реверсирование двигателя может быть произведено при помощи переключателя (перекидного рубильника), магнитного пускателя и других устройств.

Торможение асинхронных двигателей. В условиях эксплуатации нередко возникает необходимость торможения двигателя с целью ускорить его остановку.

Торможение электродвигателей может быть механическим, электрическим и электромеханическим. Электромеханическое торможение производится при помощи ленточного или колодочного тормоза, действующего на тормозной шкив, закрепленный на валу двигателя. Ослабление ленты или колодок осуществляется тормозным электромагнитом, обмотка которого соединена параллельно с обмоткой статора двигателя.

Если при работе двигателя переключить две любые фазы, то при этом двигатель начнет развивать вращающий момент, направленный в обратную сторону. Вращение ротора замедляется. Когда скорость вращения приближается к нулю, следует отключить двигатель от сети, в противном случае под действием развиваемого момента он начнет вращаться в противоположном направлении. Применяются и другие способы электрического торможения асинхронных электродвигателей.

Управление двигателем постоянного тока — Системы управления двигателем, приводы и продукты питания

American Control Electronics предлагает широкий выбор средств управления двигателем постоянного тока, которые превосходят отраслевые стандарты. Контроллер двигателя постоянного тока управляет положением, скоростью или крутящим моментом двигателя постоянного тока и легко реверсирует, поэтому постоянный ток течет в противоположном направлении. Наслаждайтесь более высоким пусковым моментом, быстрым пуском и остановкой, задним ходом, переменной скоростью с входным напряжением и многим другим. Выберите тип технологии, входное напряжение, выходное напряжение, непрерывный ток, корпус, тип торможения, тип реверса и изоляцию.

Управление скоростью двигателя постоянного тока, пожалуй, наиболее распространенная манипуляция, используемая в контроллерах постоянного тока. Эта скорость может регулироваться четырьмя различными способами: изменением потока, изменением напряжения якоря, изменением напряжения питания и широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). ШИМ — это метод, обычно используемый для достижения контроля скорости в двигателе постоянного тока. Он подает энергию в виде серии импульсов, а не непрерывного сигнала. Изменяя ширину импульса, контроллер двигателя постоянного тока может регулировать поток энергии, чтобы поддерживать его постоянным.

Хотя управление крутящим моментом двигателя постоянного тока менее популярно, оно достигается за счет привода постоянного тока, регулирующего ток якоря. Поскольку ток якоря не регулируется, двигатель может работать на любой скорости, необходимой для достижения желаемого уровня крутящего момента. Уровень крутящего момента может оставаться постоянным, достигая «эффекта конусного натяжения» для фиксированного входного задания и режима крутящего момента по центру намоток. Однако в некоторых случаях оператор станка может увеличить уставку крутящего момента по мере увеличения диаметра.

American Control Electronics предлагает различные устройства управления двигателем постоянного тока, которые включают различные режимы работы как по отдельности, так и вместе.Это просто зависит от применения и потребностей ваших систем управления двигателем. Однако из-за такого разнообразия может быть трудно найти контроллер двигателя постоянного тока, который подходит для вашей формы. Убедитесь, что вы понимаете диапазоны напряжения и типы управления, необходимые для правильной работы вашей системы управления.

 

Посмотрите наш выбор управления двигателем постоянного тока ниже.

Контроллеры скорости

для двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей

Контроллеры скорости FAULHABER специально разработаны для максимально эффективного использования двигателей постоянного тока и асинхронных двигателей FAULHABER.Они компактны, просты в эксплуатации и обеспечивают точное и эффективное регулирование скорости. Индивидуальное управление скоростью можно легко настроить с помощью компьютера и бесплатного программного обеспечения «FAULHABER Motion Manager».

Speed ​​Control от FAULHABER — это высокодинамичные регуляторы скорости для управления:

В зависимости от размера и состояния поставки регулятор скорости может работать с различными комбинациями двигателей и датчиков. Различные размеры, а также гибкие возможности подключения открывают широкий спектр применений в таких областях, как лабораторная техника и производство оборудования, технологии автоматизации, манипуляторы и инструменты, станки или насосы.

Регуляторы скорости от FAULHABER можно адаптировать к конкретному приложению с помощью программного обеспечения FAULHABER Motion Manager. С помощью регуляторов скорости можно настроить режим работы, параметры регулятора, а также тип и масштаб спецификации уставки. USB-адаптер для программирования используется для настройки контроллеров скорости.

Режимы работы двигателей в сочетании с регуляторами скорости

Скорость двигателя регулируется ПИ-регулятором с переменными параметрами.В зависимости от версии, скорость в регуляторе скорости определяется через подключенную систему датчиков или без датчиков по току двигателя. Задание заданного значения может быть выполнено с использованием аналогового значения или сигнала ШИМ. Направление вращения изменяется с помощью отдельного переключающего входа. Кроме того, можно считывать сигнал скорости регулятора скорости через частотный выход. Двигатели могут дополнительно работать в режиме регулятора напряжения или в режиме фиксированной скорости.

Защитная функция регуляторов скорости

Регуляторы скорости FAULHABER определяют температуру обмотки двигателя по нагрузочной характеристике двигателя. В результате достигается динамический пиковый ток, который обычно в 2 раза превышает постоянный ток. При постоянно более высокой нагрузке ток ограничивается установленным длительным током. В случае частого реверсирования с большими присоединяемыми массами рекомендуется использовать контроллер движения.

KB Электронный регулятор скорости

КБ Электроникс Инк

Твердотельные устройства управления двигателем переменного тока с регулируемой скоростью

Предназначен для управления скоростью:
с экранированными полюсами, постоянно разделенными конденсаторами и электродвигателями переменного/постоянного тока
Не использовать с двигателями с конденсаторным пуском или двигателями с внутренними центробежными пусковыми выключателями.
Одобрено UL и CSA

Эти элементы управления обеспечивают бесступенчатую регулировку скорости для двигателей с экранированными полюсами и двигателей PSC.
Максимальный ток означает, что номинальная сила тока, указанная на паспортной табличке двигателя, не может превышать это значение, иначе вы повредите блок управления и двигатель.
Двигатель должен работать с достаточным крутящим моментом, чтобы предотвратить его остановку — Двигатель, который не вращается, сгорит.
Двигатель должен иметь лопасти вентилятора, установленные на валу (прямой привод) для охлаждения двигателя.
Не использовать с редукторными двигателями.

Примечание относительно регуляторов скорости:
Поскольку все больше и больше людей используют дровяные печи для отопления, возникают некоторые проблемы, связанные с регуляторами скорости, которые изменяют выход воздуха центробежных вентиляторов.
На односкоростном вентиляторе регулятор скорости, подключенный последовательно с горячей линией, позволит пользователю контролировать скорость вентилятора. Многие регуляторы скорости не понизят напряжение ниже 60 В и не позволят рулю замедлиться до 0 об/мин.Кроме того, комбинация воздуходувки и регулятора скорости часто может приводить к так называемому
«гармоническому шуму» — странным вибрациям и/или шумам в устройстве заказчика. Небольшое увеличение или уменьшение скорости вентилятора иногда может решить эту проблему
, но часто ее нельзя устранить на 100%. Следует также соблюдать осторожность при использовании полупроводниковых устройств управления скоростью, поскольку они часто устанавливаются в общую линию или в
в неполяризованную вилку. Таким образом, даже если двигатель не вращается из-за того, что регулятор скорости повернут слишком низко, чтобы двигатель мог работать, электричество по-прежнему подключено к регулятору скорости, и существует потенциальная опасность поражения электрическим током.Наконец, не используйте выключатели с регулятором освещенности в качестве регуляторов скорости центробежного вентилятора.
Элементы управления должны быть одобрены для использования с двигателями этих устройств.

Учебное пособие по контроллеру скорости двигателя — инженерное мышление

Изучите основы регулятора скорости электродвигателя. В этой статье мы узнаем, как спроектировать простой ШИМ-регулятор скорости для двигателя постоянного тока, изучая, как протекает ток в цепи и что делает каждый компонент. Вы даже можете построить схему самостоятельно!

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

Это простой контроллер скорости с широтно-импульсной модуляцией для двигателя постоянного тока, в котором используется один из них, таймер 555, и мы собираемся показать вам, как работает схема, как ее спроектировать и даже превратить в профессионально выглядящую печатную модель. печатная плата. Вы даже можете скачать копию нашей печатной платы и собрать свой собственный ЗДЕСЬ.

Проектирование схемы

Сердцем нашей системы является таймер 555. Это компонент интегральной схемы, а это означает, что внутри него находится несколько более мелких компонентов, объединенных в один корпус, что значительно облегчает нашу работу как дизайнеров.Мы увидим, как этот компонент работает, когда будем строить схему.

Теперь мы собираемся использовать Altium Designer для этого проекта, который любезно спонсировал эту статью. Все наши зрители могут получить бесплатную пробную версию программы ЗДЕСЬ.

Мы начинаем новый проект и создаем нашу схему, а также файл платы. Затем нам нужно начать добавлять наши компоненты, мы можем использовать встроенный инструмент, но мы собираемся использовать надстройку, которая, по нашему мнению, немного упростит задачу. Находим компонент на сайте поставщиков, мы используем mouser, но вы можете использовать кого хотите.

Мы нашли таймер 555, поэтому мы берем номер детали, вставляем его в загрузчик библиотеки и нажимаем «Поиск», он находит компонент, поэтому мы нажимаем «Добавить в дизайн».

Таймер 555 может выдерживать максимальную нагрузку около 200 миллиампер. Мы собираемся управлять одним из этих двигателей постоянного тока от источника питания 12 В, и мы видим, что при 12 В он потребляет ток около 1,4 А, и это без нагрузки, что уже больше, чем может выдержать таймер 555. Поэтому нам нужно будет использовать полевой МОП-транзистор, который представляет собой тип электронного переключателя.

Кстати, мы подробно рассмотрели, как работают двигатели постоянного тока, в нашей предыдущей статье ЗДЕСЬ .

Мы собираемся использовать полевой МОП-транзистор IRFZ24N, потому что он может работать как с напряжением, так и с током, а также имеет низкое сопротивление сток-исток в открытом состоянии. Итак, мы находим этот компонент и добавляем его в схему. Двигатель будет подключен к выводу стока MOSFET, а вывод истока соединится с землей.

МОП-транзистор обычно блокирует ток, поэтому двигатель не вращается.Однако, если мы подадим небольшое напряжение на вывод затвора, это позволит протекать некоторому току. Чем выше приложенное напряжение, тем больший ток может протекать, и поэтому двигатель вращается быстрее.

Таймер 555 подает напряжение на контакт затвора MOSFET с контакта 3. Для изменения напряжения и управления скоростью двигателя он посылает его в виде импульсов. Каждый импульс длится определенный период времени, в течение которого будет сегмент, когда сигнал включен, поэтому подается напряжение, и сегмент, когда сигнал выключен, поэтому напряжение не подается.Таким образом, МОП-транзистор будет испытывать среднее напряжение для каждого периода времени. Чем шире импульс включения, тем выше будет среднее напряжение. Это широтно-импульсная модуляция, расчеты для которой вы можете увидеть далее в статье.

Ток на вывод затвора очень мал, но мы поместим резистор 1 кОм между выводом затвора MOSFET и выводом 3 таймера 555, это защитит компонент, ограничив ток, если MOSFET выйдет из строя, и позволит току вытекать из ворот.

Заряд электронов будет накапливаться на контакте затвора MOSFET, и нам нужно разрядить его, чтобы выключить его, поэтому мы помещаем еще один резистор на 1 кОм и подключаем его к земле, которая обеспечивает путь разряда.

Я хочу подключить двигатель и источник питания снаружи от печатной платы, поэтому теперь я добавлю клемму для входа и еще одну для подключения двигателя. Я также хочу, чтобы встроенный переключатель включал и выключал контроллер, поэтому я нашел подходящий переключатель и добавил его.Теперь мы подключим входную клемму к земле, а затем подключим источник питания к переключателю. Затем мы подключаем выход переключателя к клемме двигателя. Затем подключите клемму двигателя к сливному штырьку MOSFET.

Электродвигатель состоит из витков провода, поэтому мы можем считать его катушкой индуктивности. Когда катушки индуктивности включены, они накапливают энергию в своем магнитном поле, когда мощность отключается, это магнитное поле разрушается, и катушка индуктивности выталкивает электроны через цепь. Это вызывает очень большой и внезапный всплеск энергии, который может повредить нашу цепь.Поэтому мы добавляем обратноходовой диод, который обеспечивает путь для безопасной циркуляции и уменьшения энергии. Для этого мы используем диод 1N4007, который выдерживает большой пиковый ток. Итак, мы добавляем это в схему.

Мы подробно рассмотрели катушки индуктивности, диоды и транзисторы в наших предыдущих статьях ЗДЕСЬ — Катушки индуктивности, диоды, транзисторы.

Теперь мы можем подключить контакт 8 таймера 555, который является источником питания компонентов, и мы подключаем его к плюсу. Затем подключаем контакт 1 к земле.

Внутри таймера у нас есть три резистора по 5 кОм между контактами 1 и 8, напряжение уменьшается на одну треть (1/3) после каждого резистора.Поскольку у нас есть 12 вольт на контакте 8, напряжение уменьшится до 8 вольт после первого резистора, а затем до 4 вольт после второго резистора. Таймер 555 использует их в качестве эталона.

К резисторам подключены два компаратора. Компаратор имеет положительный и отрицательный вход, а также один выход. Первый компаратор подключен к резисторам через отрицательный вход. Положительный вход подключен к контакту 6, пороговому контакту. Компаратор 2 подключен к резисторам через положительный вход.Его отрицательный вход подключен к контакту 2, триггерному контакту.

Теперь компараторы подключены к двум разным напряжениям, поэтому он может их сравнивать. Если положительное входное напряжение выше отрицательного, он выдает высокий сигнал или положительное напряжение. Если отрицательное входное напряжение равно или выше положительного входного напряжения, на выходе будет низкий сигнал или нулевое напряжение.

Мы соединим контакты 2 и 6 вместе, чтобы напряжение было одинаковым. Выход компараторов подключается к другому внутреннему компоненту, называемому триггером.Первый компаратор подключается к входу «сброс», второй компаратор подключается к входу «установка». Существует также вывод с именем «не Q». Когда триггер получает высокий уровень сигнала от компаратора 1, он выдает высокий уровень сигнала. Когда триггер получает высокий сигнал от компаратора 2, он выдает низкий сигнал. Если оба компаратора обеспечивают низкий уровень сигнала, триггер остается неизменным и продолжает работу. Затем он проходит через другой компонент, называемый инвертором, который просто инвертирует полученный сигнал.

Если это кажется запутанным, не волнуйтесь, это станет понятным через мгновение, когда мы пройдемся по схеме.

Если подать небольшое напряжение, скажем, 3,9 В на контакты 2 и 6, компаратор 1 выдаст низкий уровень сигнала, а компаратор 2 выдаст высокий сигнал. Это устанавливает временной интервал для начала. Триггер выдает низкий сигнал. Инвертор выдает высокий уровень сигнала.

Как повышаем напряжение, например до 6 вольт. Компаратор 1 и 2 будут выдавать сигнал низкого уровня, триггер остается неизменным, отсчет времени продолжается.Но при напряжении 8 вольт компаратор 1 выдает высокий сигнал, а компаратор 2 выдает низкий сигнал. Выход триггера теперь меняется на противоположный, и на выходе высокий уровень. Это сбрасывает время.

Выход триггера остается неизменным до тех пор, пока напряжение не упадет примерно до 4 вольт, где компаратор 1 выдает низкий сигнал, а компаратор 2 выдает высокий сигнал, это снова запускает таймер.

Итак, мы видим, что при увеличении и уменьшении напряжения на контактах 2 и 6 изменяется выход таймера 555.Итак, чтобы контролировать напряжение и, следовательно, временной интервал, мы подключаем контакты 2 и 6 к конденсатору.

Когда мы подключаем конденсатор к источнику питания, он мгновенно достигает напряжения батареи. Но если мы подключим его через резистор, резистор замедлит время зарядки. Чем больше резистор, тем больше времени требуется, чтобы зарядить напряжение.

Итак, чтобы зарядить наш конденсатор, мы будем использовать фиксированный резистор на 1 кОм и потенциометр на 100 кОм. Потенциометр представляет собой переменный резистор, поэтому мы можем изменять время зарядки конденсатора.Нам также потребуется разрядить конденсатор, чтобы перезапустить таймер. Итак, мы добавим два диода, чтобы создать отдельный путь заряда и разряда. Ток в этой части цепи очень мал, так как резисторы находятся в килоомном диапазоне. Мы будем использовать два диода 1N4148, которые имеют прямой ток около 300 миллиампер, что подойдет для этого приложения.

Конденсатор будет керамическим конденсатором емкостью 10 нанофарад, через мгновение мы поймем, почему. Итак, мы добавляем эти компоненты в схему, затем подключаем диоды к постоянному резистору, а диоды к контактам 1 и 3 потенциометра.Затем подключаем конденсатор к земле, а также к контактам 2 и 6 таймера 555, а также к контакту 2 потенциометра.

Контакт 7 — это контакт разрядки, который подключен к нашему времязадающему конденсатору. Внутри таймера 555 выход триггера соединяется с выводом затвора внутреннего транзистора. Это контролирует поток тока от конденсатора к земле. Когда на выходе триггера низкий уровень, транзистор закрыт, поэтому конденсатор заряжается, и напряжение начинает увеличиваться. Когда напряжение увеличивается настолько, что на выходе триггера появляется высокий уровень, открывается транзистор, который разряжает конденсатор, и, таким образом, напряжение уменьшается.Когда оно достигает 4 Вольт, конденсатор снова начинает заряжаться, когда он достигает 8 Вольт, он разряжается.

Вы можете узнать, как работают конденсаторы в нашей предыдущей статье ЗДЕСЬ

У нас также есть контакт 5, который является управляющим напряжением. Мы можем использовать это, чтобы переопределить компаратор 1. Нам это не нужно для этой схемы, поэтому мы подключаем его к земле через керамический конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Заземление этого вывода предотвращает случайное переопределение, а конденсатор отфильтровывает любой шум или частоту.

У нас также есть контакт 4, контакт сброса, который мы соединим с плюсом схемы. Мы могли бы использовать это, чтобы переопределить и сбросить триггер, отключив питание. Нам это не нужно для этой схемы, поэтому она подключена к плюсу.

Итак, при зарядке ток течет через резистор, диод и левую часть потенциометра к конденсатору. На выходе триггера низкий уровень, поэтому разрядный транзистор закрыт. Контакт 3 выводит высокий сигнал.

Как только конденсатор заряжается до 8 В, на выходе триггера появляется высокий уровень, который включает транзистор, и конденсатор разряжается через правую часть потенциометра и диода.Контакт 3 выводит сигнал низкого уровня.

Транзистор остается открытым, поэтому конденсатор разряжается до тех пор, пока не достигнет 4 В, после чего триггер снова меняет направление, отключая транзистор, что снова запускает отсчет времени. Этот цикл повторяется непрерывно. Конденсатор заряжается и разряжается, создавая пилообразную волну, а таймер 555 выдает прямоугольную волну с широтно-импульсной модуляцией.

Мы можем рассчитать производительность следующим образом.

Конденсатор заряжается через резистор R1 и левую часть потенциометра.Таким образом, время зарядки рассчитывается по этой формуле. Если предположить, что потенциометр был на 50%. Тогда мы получим 0,35 миллисекунды.

Конденсатор разряжается через правую часть потенциометра, поэтому время разрядки рассчитывается по этой формуле. Это дает нам 0,34 миллисекунды.

Каждый цикл представляет собой объединенное время включения и выключения, поэтому 0,35 плюс 0,34 дает нам 0,69 миллисекунды.

Частота равна 1, деленной на время цикла, что дает нам 1428 Герц

Рабочий цикл рассчитывается таким образом, поэтому выход включен примерно 50% времени.

Мы используем конденсатор емкостью 10 нанофарад, потому что он обеспечивает очень высокую частоту, а двигатель постоянного тока лучше всего работает на высокой частоте. Если бы мы использовали очень большой конденсатор, например, 100 микрофарад, частота падала бы до 0,14 Герца, и каждый цикл выполнялся бы за 7 секунд. Таким образом, вы можете использовать конденсаторы других размеров, но учтите, как это повлияет на скорость двигателя.

Итак, теперь я создам простой прототип на макетной плате, чтобы проверить, все ли работает. Вроде нормально, скорость можно регулировать, так что будем доделывать дизайн печатной платы.

Добавляем аннотации. Затем мы импортируем компоненты в файл проекта печатной платы и тратим некоторое время на перестановку компонентов на плате. Когда все будет готово, мы обрисовываем доску и преобразуем ее в «защиту». Затем определите форму платы. Мы добавляем текст на клеммы, чтобы знать полярность цепи, когда будем ее использовать. Затем мы будем использовать функцию автоматического маршрута, чтобы соединить все. Как только он будет завершен, мы увеличим ширину маршрутов, которые будут нести более высокое напряжение и ток.Увеличение до 1 мм должно быть в порядке. Вероятно, нам нужно будет переместить некоторые маршруты в лучшее место, так что проверьте свой дизайн. После того, как мы удовлетворены, мы создаем наш полигон. И, наконец, мы можем экспортировать наши файлы gerber.

Производство печатной платы

Итак, мы готовы к печати нашей печатной платы.

Мы собираемся использовать JLC PCB для печати нашей печатной платы, которая также любезно спонсировала это видео. Они предлагают исключительную ценность с 5 печатными платами всего за 2 доллара.Обязательно посмотрите их, я оставлю для вас ссылку в описании видео.

Не забудьте, что вы можете скачать мои файлы дизайна, снова ссылки в описании видео для этого.

Итак, мы просто авторизуемся и загрузим наш gerber-файл. Через несколько секунд он генерирует предварительный просмотр схемы на экране. Затем мы можем настроить дизайн с помощью различных цветов и материалов и т. д. Но я оставлю их по умолчанию и сохраню в корзину. Затем мы идем к кассе, заполняем наши почтовые данные, а затем выбираем вариант почтовых расходов.Я лично хочу, чтобы это было очень быстро, поэтому я выбираю экспресс-почту, которая дороже, вы можете выбрать более медленные методы, чтобы сэкономить на расходах. Затем отправляем заказ и оплачиваем.

Через несколько дней наша плата приходит по почте. Доски выглядят отлично, я очень доволен результатом.

Итак, начинаем припаивать компоненты к плате. Я начинаю с центра и продвигаюсь вперед. Я использую держатель для таймера 555, который предотвратит повреждение компонента от перегрева и позволит нам легко заменить компонент в случае неисправности.С такими сложными компонентами, как этот, мы можем использовать ленту, чтобы держать их на месте, пока мы их припаиваем.

Таким образом, мы припаиваем все компоненты на свои места, используя ленту везде, где это необходимо. И через несколько минут у нас должна получиться идеально выглядящая печатная плата.

Теперь для теста подключаем стендовый блок питания и двигатель к плате. Затем включите питание. Я включаю плату, чтобы подать на нее питание, а затем, когда я настраиваю потенциометр, вал двигателя начинает вращаться. Скорость вращения может быть увеличена или уменьшена очень легко.Итак, у нас есть очень простой контроллер скорости двигателя постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией.

Посмотрите один из видеороликов на экране, чтобы продолжить изучение электроники, и я встречусь с вами на следующем уроке. Не забудьте подписаться на нас в Facebook, Instagram, LinkedIn, а также на Engineering mindset.com


AB-026: Бездатчиковый стабилизатор скорости для двигателя постоянного тока

Бездатчиковый стабилизатор скорости для двигателя постоянного тока

Введение

Скорость двигателя — это параметр двигателя постоянного тока, который часто измеряют и контролируют, как правило, с помощью дополнительных датчиков и обратной связи с обратной связью.Для этого метода управления скоростью требуется какой-либо датчик скорости, обычно устанавливаемый на валу двигателя. Некоторые из наших двигателей постоянного тока и мотор-редукторы имеют задние валы именно для этой цели, например, 212-109.

Система управления с обратной связью для скорости двигателя постоянного тока

Эта блок-схема представляет собой типичную систему управления с обратной связью, которая может быть спроектирована для аналогового или цифрового управления.

Оптодатчики

обычно используются с цифровыми контроллерами, тогда как в аналоговых схемах часто используются тахогенераторы.При ШИМ-управлении можно добиться хорошей точности, гибкости и снизить потери мощности. Однако это происходит за счет дополнительного компонента и, возможно, модификации механической конструкции, если вы планируете использовать его в существующем продукте.

Для коллекторных двигателей постоянного тока можно измерять и контролировать скорость без каких-либо датчиков на двигателе, используя базовую характеристику — напряжение противо-ЭДС, зависящее от скорости.

Бездатчиковое аналоговое измерение скорости двигателя

Двигатель постоянного тока моделируется как последовательное соединение внутреннего сопротивления и источника напряжения противо-ЭДС.Напряжение на клеммах двигателя представляет собой сумму противо-ЭДС и напряжения, падающего на сопротивление катушки.

Свяжитесь с нами

Поговорите с членом нашей команды.


Каталог двигателей

Ищете нашу продукцию?

Надежные, экономичные миниатюрные механизмы и двигатели, отвечающие вашим требованиям.

Эквивалентная схема коллекторного двигателя постоянного тока

Падение напряжения на внутреннем сопротивлении якоря зависит от тока двигателя (и, следовательно, от момента нагрузки).Невозможно измерить скорость напрямую, измеряя только напряжение на клеммах двигателя.

Сопротивление обмотки Ra, как правило, постоянное – хотя оно и имеет небольшую температурную зависимость, мы можем компенсировать его, чтобы падение напряжения на якоре двигателя было пропорционально току двигателя.

Поскольку прямое измерение противоЭДС невозможно, нам необходимо рассчитать его по следующему уравнению:

К сожалению, напрямую измерить напряжение якоря тоже нельзя, однако можно подключить дополнительный (внешний) резистор последовательно с двигателем.Измерение падения напряжения на этом последовательном резисторе позволяет определить противо-ЭДС.

Эквивалентная схема коллекторного двигателя постоянного тока с последовательным резистором

Если мы установим значение последовательного резистора равным сопротивлению двигателя, мы гарантируем, что любое изменение падения напряжения на последовательном резисторе будет равно падению напряжения на якоре: 𝑉𝑎=𝐼𝑎×𝑅𝑎𝑉𝑠=𝐼𝑎× 𝑅𝑠𝑅𝑠=𝑅𝑎𝑉𝑠=𝑉𝑎

Итак, сначала нам нужно узнать или измерить сопротивление якоря двигателя. Это можно сделать, измерив сопротивление на клеммах двигателя с помощью омметра или измерив ток останова при известном напряжении питания.При использовании последнего предпочтительно использовать низкое напряжение питания, чтобы избежать повреждения из-за перегрузки по току.

Например, при подаче двигателя с помощью 1,2 В и измерения 100 мА во время стойла сопротивление якоря рассчитывается как: 𝑉𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦 = 𝐼𝑠𝑡𝑎𝑙𝑙 × 𝑅𝑎𝑅𝑎 = 𝑉𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦𝐼𝑠𝑡𝑎𝑙𝑙𝑅𝑎 = 1.2𝑉100𝑚𝐴𝑅𝑎 = 12Ω

При использовании омметра для измерения сопротивления выводов снимите среднее значение нескольких показаний при различных положениях ротора.

Напряжение питания будет равно последовательному напряжению резистора, напряжению сопротивления якоря и напряжению противо-ЭДС.𝑉𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑦=𝑉𝑠+𝑉𝑎+𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓

Мы можем рассчитать напряжение обратной ЭДС, вычитая двойное падение напряжения на последовательном резисторе из напряжения питания.

Чтобы уменьшить потери мощности, мы можем использовать более низкое значение последовательного сопротивления, но резистор в конечном итоге уменьшит напряжение, воспринимаемое двигателем. С помощью мостовой схемы можно сохранить высокую чувствительность измерения и компенсировать потери мощности в двигателе:

Мостовая схема для измерения напряжения противо-ЭДС

Правая ветвь моста состоит из последовательно соединенных двигателя M и резистора Rs .Левая ветвь представляет собой последовательное соединение резисторов R1 и R2 , каждая ветвь подключена к источнику питания. Напряжение противоЭДС измеряется между точками A и B .

Rнагрузка представляет собой входное сопротивление нашей измерительной цепи. Поскольку он будет состоять из операционного усилителя, его входное сопротивление будет намного больше, чем другие сопротивления в этой схеме (идеальные операционные усилители имеют бесконечное входное сопротивление).

Нам необходимо убедиться, что напряжение между точками A и B не зависит от тока двигателя и напряжения питания и зависит только от скорости двигателя и входного сопротивления измерительной цепи ( Rload ).

Начнем с анализа цепи без обратной ЭДС, т.е. когда двигатель заглох. Для балансировки моста напряжение между точками A и B должно быть равно нулю. Это происходит до тех пор, пока соотношение между R1 и R2 такое же, как между Rs и Ra :𝑅2𝑅1=𝑅𝑎𝑅𝑠

h  коэффициент усиления нашего моста:ℎ=𝑅1𝑅2=𝑅𝑠𝑅𝑎

Если мы выведем двигатель из состояния остановки, напряжение противоЭДС будет пропорционально скорости: 𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓=𝑘𝑒×𝑛

, где ke — электрическая постоянная для нашего двигателя, а n — скорость двигателя.

Если двигатель может вращаться на скорости холостого хода, для идеального двигателя мы ожидаем, что Ia  равно 0. Это связано с тем, что идеальные двигатели не учитывают сопротивление воздуха и трение в подшипниках. Напряжение на скорости без нагрузки:𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿=𝑘𝑒×𝑛𝑁𝐿

Отсюда Vbemf  может быть подписано как:

Где K — пропорциональный коэффициент между Vbemf и V_rpm в нашей схеме.

Теперь мы можем составить систему уравнений для нашей схемы:

Текущие уравнения

Решение для I5 :𝐼5=ℎ(ℎ+1)𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿×𝐾2ℎ(𝑅𝑎+𝑅2)+(ℎ+1)2×𝑅𝑙𝑜𝑎

Так что выходное напряжение равно: 𝑉𝑟𝑝𝑚 = 𝐼5 × 𝑅𝑙𝑜𝑎𝑑 = ℎ (ℎ + 1) × 𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿 × 𝐾2ℎ (𝑅𝑎 + 𝑅2) + (ℎ + 1) 2 × 𝑅𝑙𝑜𝑎𝑑 × 𝑅𝑙𝑜𝑎𝑑

И для работы без нагрузки:𝑉𝑟𝑝𝑚=ℎℎ+1×𝑉𝑟𝑝𝑚𝑁𝐿×𝐾

Выходное напряжение между точками A и B не зависит от источника питания и тока двигателя как без нагрузки, так и в режиме нагрузки.Оно зависит от ч , и при увеличении выходного напряжения также увеличивается.

Как упоминалось ранее, сопротивление якоря будет меняться в зависимости от температуры, что разбалансирует мост и повлияет на выходную мощность  Vrpm . Мост следует настраивать при рабочей температуре двигателя, чтобы свести к минимуму этот эффект.

Этот метод стабилизации скорости был популярным решением для регуляторов скорости ротора регулятора скорости, используемых в магнитофонах с использованием аналоговой электроники.В эпоху магнитофонов многие компании производили микросхемы для управления двигателем постоянного тока, чтобы лента двигалась с постоянной скоростью. Это было интересное решение, потому что оно работало линейно и не создавало шума, как контроллеры на основе ШИМ.

Общие ИС

включали LA5586, TDA7274, BA6220 и AN6550. К сожалению, большинство из них снято с производства и теперь доступно только на вторичном рынке. Схемы в ИС были немного другими, но принцип работы по-прежнему основан на мостовой схеме выше.

Эквивалент контроллера скорости двигателя LA5586 и прикладная схема

Обратите внимание, что эквивалентная схема нарисована с источниками тока и постоянным коэффициентом тока. Коэффициент тока составляет от 20 до 40, в зависимости от конкретной микросхемы, и обозначается как K . В интегральных схемах легко сделать два источника тока с одинаковыми температурными параметрами.

Двигатель подключен к одному плечу моста, а второе звено содержит резистор со значением K раз больше, чем внутреннее сопротивление двигателя.

Цепь установившегося режима для контроллера двигателя

В установившемся режиме ток двигателя в K раз больше, чем ток через Rt . Отрицательный вход операционного усилителя подключен к источнику напряжения, поэтому падение напряжения на резисторе Rt всегда будет ниже напряжения двигателя. Разница будет равна Vref . Напряжение в точке A (относительно земли) всегда будет выше, чем напряжение в точке B .

Без Rs ток через Rt в 40 раз меньше тока двигателя. Когда нагрузка двигателя увеличивается, напряжение в точке B увеличивается, а также увеличивается выходное напряжение усилителя. Более высокое напряжение усилителя вызывает более высокий ток двигателя, что увеличивает крутящий момент двигателя. Регулирование скорости может быть достигнуто путем добавления шунтирующего резистора — напряжение между точками A и B всегда равно опорному напряжению, поэтому легко контролировать дополнительный ток, добавляемый к Rt .

Эта цепь будет сбалансирована, когда напряжение двигателя равно сумме напряжений между Rt и Rs ( Vref ). Уравнение стационарного состояния:

Отсюда уравнение для обратной ЭДС:

Предполагая:𝐾×𝑅𝑚=𝑅𝑇

, то количество оборотов, определяемое Vbemf , составляет:𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓=𝑉𝑟𝑒𝑓+𝑅𝑇×(1+1𝐾)×𝐼𝑠

Важно, чтобы во всех случаях Rt  было меньше K x Rm , иначе схема будет перекомпенсированной и нестабильной.

Аналоговый регулятор скорости с отрицательным сопротивлением

Увеличение нагрузки на двигатель приводит к увеличению потребляемого тока и снижению скорости. Обратная ЭДС и напряжение на двигателе также уменьшаются, этот метод управления известен как регулятор отрицательной клеммы.

В этом случае мы используем операционный усилитель для управления скоростью, поэтому наше R_load будет на тысячи больше, чем другие сопротивления в этой цепи, и его снова можно опустить.

Из предыдущего раздела мы знаем, что напряжение источника питания не изменилось  Vrpm , что позволяет нам питать нашу схему от мощного операционного усилителя или добавлять транзистор к выходу стандартного операционного усилителя. .Подключив инвертирующий вход к плечу моста, между двигателем и последовательным резистором, мы можем управлять питанием моста напряжением, подключенным к неинвертирующему выходу.

Цепь управления напряжением двигателя

Входное напряжение подается на неинвертирующий вход операционного усилителя, а инвертирующий вход подключается непосредственно к клемме двигателя. Управлять скоростью по схеме мы пока не можем, в связи с этим наш усилитель работает как буфер (или повторитель напряжения) с коэффициентом усиления равным 1.По сути, входное напряжение определяет напряжение двигателя.

Можно изменить скорость двигателя, задав напряжение Vin, но это не поддерживает постоянную скорость при изменении нагрузки. При постоянном входном напряжении двигатель будет вращаться быстрее при малых нагрузках и медленнее при увеличении нагрузки. Нам нужно еще несколько компонентов для стабилизации скорости двигателя.

Падение напряжения на Rs пропорционально падению напряжения на сопротивлении якоря двигателя, мы будем использовать это напряжение для компенсации падения напряжения на сопротивлении якоря.Это можно сделать, изменив схему к приведенной ниже — добавив R1 и R2 и подключив их среднюю точку к неинвертирующему входу операционного усилителя.

Цепь регулятора скорости двигателя

Соотношение R1 и R2 должно быть таким же, как Rs и Ra , чтобы обеспечить стабилизацию скорости. На изображении выше показана полная схема и ее эквивалент для справки, управляющее напряжение должно быть таким же, как напряжение обратной ЭДС на желаемой скорости.

Коэффициент компенсации определяется значением Rs , но удобнее использовать стандартное значение сопротивления, чем менять R1 или R2 соответственно.

Если скорость двигателя снижается при приложении нагрузки, значение R2 следует увеличить (или уменьшить R1 ). Если скорость двигателя начинает колебаться (или имеет тенденцию к увеличению) при приложении нагрузки, R2 следует уменьшить или ( R1 следует увеличить).

Чтобы спроектировать эту схему, нам нужно знать, какова величина противо-ЭДС при желаемой скорости:

  1. Чтобы определить напряжение противо-ЭДС на желаемой скорости, вал двигателя можно установить на бурильную машину и привести в действие. Достигнув желаемой скорости (проверено тахометром), измерьте напряжение на клеммах двигателя с помощью высокоимпедансного вольтметра.
  2. Измерьте внутреннее сопротивление обмотки с помощью омметра на клеммах двигателя, рекомендуется получить среднее значение из нескольких различных измерений положения ротора.
  3. Выберите значение рупий из стандартных значений, оно может быть меньше сопротивления двигателя.
  4. Выберите R1 и R2 , чтобы соотношение было таким же, как между Rs и Ra . Фактические номиналы резисторов должны быть больше Rs и Ra для экономии тока. Поскольку эквивалентное сопротивление ветвей моста будет разным, операционный усилитель должен быть с низким входным током.
  5. Подайте управляющее напряжение, соответствующее требуемой противо-ЭДС.
  6. Проверьте скорость и внесите соответствующие коррективы (указанные в абзаце перед этим списком).

Для температурной компенсации можно выбрать Rs с тем же температурным коэффициентом, что и у обмоток двигателя – для меди 3400ppm. Этот резистор следует разместить как можно ближе к двигателю, чтобы поддерживать одинаковый температурный режим.

Простую схему стабилизации скорости двигателя можно сделать только на транзисторах:

Транзисторный регулятор скорости

В этой схеме T2 работает как выходной каскад, а T1 как усилитель ошибки.Сигнал на коллекторе T1 является выходным сигналом, эмиттер работает как инвертирующий вход, а база как неинвертирующий вход.

Сигнал напряжения на двигателе подключен к неинвертирующему входу, потому что выходной каскад инвертирует этот сигнал, что означает, что больший сигнал на коллекторе вызывает меньший ток двигателя.

Диоды D1 и D2 создают опорное напряжение, напряжение на эмиттере Т1 всегда ниже напряжения на клеммах двигателя.Напряжение компенсации берется из R3 и вычитается из напряжения питания моста, которое измеряется делителем напряжения R4 , R5 и R1 .

R7 и C2 представляют собой схему запуска, помогающую преодолеть статическое трение, в то время как C1 представляет собой конденсатор частотной компенсации, предотвращающий высокочастотные колебания.

Поскольку нам необходимо точное измерение противоЭДС, которое зависит от контактного сопротивления между коллектором и щетками, лучше всего использовать двигатели с металлическими щетками.Большинство двигателей Precision Microdrives имеют металлические щетки и подходят для этого метода регулирования скорости.

Регулятор скорости со специализированной ИС

Эта схема основана на AN6651, специализированном контроллере двигателя, ранее популярном в магнитофонах.

AN6651 работает по тому же принципу, что и LA5586, описанный выше. Контакты 2 и 4 являются выходами источника тока, соотношение между управляющим выходом (контакт 2) и выходом двигателя (контакт 4) составляет 40:1.

Сопротивление R1 , подключенное между контактом 2 и источником питания, должно быть в 40 раз больше внутреннего сопротивления двигателя при таком же падении напряжения на R1 , как и на внутреннем сопротивлении двигателя: 𝐾=40 𝑅1=𝐾×𝑅𝑚

AN6651 работает по тому же принципу, что и LA5586, описанный выше.Контакты 2 и 4 являются выходами источника тока, соотношение между управляющим выходом (контакт 2) и выходом двигателя (контакт 4) составляет 40:1.

Сопротивление R1 , подключенное между контактом 2 и источником питания, должно быть в 40 раз больше внутреннего сопротивления двигателя при таком же падении напряжения на R1 , как и на внутреннем сопротивлении двигателя: 𝐾=40 𝑅1=𝐾×𝑅𝑚

Например, используя стандартное значение 390 Ом для R1  (более низкое значение снижает тенденцию к возникновению колебаний), нам нужно найти значения для последовательного соединения R2 и R3.Давайте воспользуемся двигателем постоянного тока 132-100 и установим целевую скорость 2400 об/мин. Сначала нам нужны некоторые технические детали:

  • Сопротивление двигателя, 𝑅𝑚=10 Ом
  • Входное напряжение на холостом ходу при скорости 2400 об/мин, 𝑉𝑚=3,87𝑉
  • Ток на холостом ходу при скорости 2400 об/мин, 𝐼𝑚=23𝑚𝐴 9054 93 Падение напряжения можно рассчитать внутреннее сопротивление как: 23 Ом × 10 Ом = 0,23 Ом

    , и мы также можем рассчитать Vbemf как: 3,87 𝑉−0,23 𝑉=3,65 𝑉

    В устойчивом состоянии, когда цепь сбалансирована, уравнение цепи имеет вид:

    Из этого уравнения мы можем вычислить обратную ЭДС:𝑉𝑏𝑒𝑚𝑓=𝑉𝑟𝑒𝑓+𝑅1×(1+140)×𝐼𝑅2𝑅3

    Как мы знаем из таблицы данных Vref  = 1В, поэтому:

    Для нашего мотора имеем:𝐼𝑅2𝑅3=3.64–1390×(1+140)𝐼𝑅2𝑅3=0,0051𝐴=5,1𝑚𝐴

    с этим значением мы можем рассчитать серию устойчивость к R2 и R3 : 𝐼𝑅2𝑅3 = 𝑉𝑟𝑒𝑓𝑅2 + 𝑅3𝑅2 + 𝑅3 = 𝑉𝑟𝑒𝑓𝐼𝑅2𝑅3𝑅2 + 𝑅3 = 195Ω

    Мы можем использовать постоянный стандартный резистор на 150 Ом плюс потенциометр на 100 Ом, что дает нам диапазон для точной настройки. Вычисленные значения являются приблизительными, в реальной цепи ток внутреннего источника опорного напряжения также значителен (от 0,8 до 2 мА для AN6651), это вызовет изменение тока двигателя.

    Добавление потенциометра позволяет настройке регулировать скорость, и его необходимо откалибровать через некоторое время, чтобы двигатель прогрелся до рабочей температуры, чтобы свести к минимуму результирующий сдвиг сопротивления.

    132-100 и AN6651 Цепь регулятора скорости
    Плата Precision Microdrives 132-100 с AN6651
    Плата Precision Microdrives 132-100 с AN6651

    Регулятор скорости с дискретным операционным усилителем

    Это улучшенная версия описанной выше схемы операционного усилителя, использующая специальную микросхему.Основным улучшением является работа при низком напряжении благодаря использованию эталона с низким напряжением запрещенной зоны. Использование этого дискретного компонента минимизирует размер схемы, что идеально подходит для современных небольших корпусов.

    В этой схеме компенсационное напряжение берется с последовательно включенного резистора R8 , значение которого меньше внутреннего сопротивления двигателя для снижения потерь мощности. Вторая опора моста состоит из R6 и R7 . Соотношение этих резисторов должно быть таким же, как R8 и сопротивление обмотки двигателя. R8  можно выбрать в качестве типового значения, тогда R6 и R7 следует выбрать для компенсации внутреннего падения напряжения. Для стабильной работы коэффициент R7 / R6 должен быть больше, чем Rm / R8 .

    Эта схема подходит для небольших двигателей с номинальным напряжением 1В ~ 2В.

    Схема стабилизации скорости двигателя на основе операционного усилителя

    Регулятор скорости с транзисторами

    Эта недорогая схема построена на транзисторах для управления скоростью двигателя, хотя она не обеспечивает такой же точности, как операционный усилитель, ее можно сделать очень маленькой, и она полезна для недорогих приложений.

    В этой схеме опорное напряжение составляет 1,2 В, а D1 работает как опорное напряжение. Противо-ЭДС двигателя больше, чем опорное напряжение – в зависимости от делителя напряжения R2 , R3 и R4 :

    1. Во-первых, нам нужно установить коэффициент делителя напряжения, наше опорное напряжение составляет 1,2 В, и когда желаемая противо-ЭДС равна 3,6 В, делитель напряжения R2 , R3 и R4  должен иметь коэффициент: 3.61.2=3
    2. Итак, у нас есть максимальный диапазон для точной настройки схемы, это нужно делать, когда потенциометр ( R3 ) находится в среднем положении. Теперь нам нужно разделить оставшееся значение между каждым из остальных резисторов.
    3. Когда мы знаем коэффициент делителя напряжения, выбрать R6 и R8 несложно. Нам нужно иметь такое же соотношение между делителем напряжения и R6 , R8 и внутренним сопротивлением двигателя.

    Эта схема рассчитана на одну постоянную скорость, и изменение скорости с помощью триммера влияет на компенсацию скорости.Таким образом, триммер следует использовать только для настройки этой схемы в очень низкоскоростных диапазонах. Чтобы использовать эту схему с широким диапазоном настройки скорости, нам необходимо внести некоторые изменения:

    Двухтранзисторный регулятор скорости двигателя
    Трехтранзисторный регулятор скорости двигателя

    Эта схема работает по тем же правилам, что и предыдущая двухтранзисторная версия, но основное улучшение заключается в увеличении коэффициента усиления опорного напряжения на транзисторе Q2 . Это позволяет нам использовать опорное напряжение с запрещенной зоной микромощности, которое более стабильно, чем стандартные диоды.Еще одним улучшением после добавления Q2 является температурная компенсация Vbe между транзисторами Q1 и Q2 .

    Расчет этой схемы начинается с задания напряжения противо-ЭДС. В этой схеме опорное напряжение равно LM385 – 2,5 В и напряжение Vbe из Q2 :𝑉𝑟𝑒𝑓=𝑉𝑏𝑔𝑟𝑒𝑓+𝑉𝑏𝑒=1.2𝑉𝑏𝑒=1.2𝑉+0.7𝑉

    Если нам нужно, чтобы Vbemf составляло 3,8 В, делитель напряжения R2 , R4 и R3 коэффициент должен быть 2:1.Потенциометр ( R3 ) предназначен для точной настройки этого напряжения, но в этой схеме изменение скорости с помощью триммера вызовет изменение компенсации. Таким образом, R3  предназначен только для окончательной настройки скорости в небольшом диапазоне, скажем, 5% или меньше, и его следует использовать только для компенсации допуска других значений компонентов.

    После настройки этого делителя напряжения выбрать значения R6 и R7 несложно, если известно внутреннее сопротивление двигателя. Эквивалентное параллельное соединение R6 , R7 и сопротивление двигателя должно иметь такое же соотношение, как и делитель напряжения R2 , R3 и R4 (с потенциометром R3 , установленным в потенциометре)

    Precision Microdrives Трехтранзисторный регулятор скорости двигателя
    Precision Microdrives Трехтранзисторный регулятор скорости двигателя

    Режим переключения аналогового регулятора скорости

    В этих рекомендациях по применению описывается простая реализация аналогового регулятора скорости двигателя, основанная на измерении противо-ЭДС и управляющем ШИМ-сигнале.

    При использовании ШИМ с двигателем постоянного тока по-прежнему можно управлять скоростью двигателя без каких-либо датчиков. Используя обычный недорогой драйвер с одним полевым МОП-транзистором, можно измерить противо-ЭДС, когда двигатель вращается, а транзистор закрыт.

    Управление скоростью двигателя с помощью противо-ЭДС в режиме переключения аналоговая схема

    Этот контроллер состоит из ШИМ-модулятора, выходного транзистора и схемы «выборка и удержание» (иногда называемой схемой «следуй и удерживай»). Модулятор PWM имеет управляющий вход, который позволяет изменять рабочий цикл. Если это незнакомо, это может показаться сложным, но общая идея довольно проста:

    .
    • когда транзистор включен, напряжение питания подключено к клеммам двигателя, ток двигателя Im протекает через двигатель, вызывая его ускорение
    • когда транзистор выключен, двигатель работает как генератор и Vm равен до Vbemf , что пропорционально скорости двигателя.Запускается схема Sample & Hold, которая сохраняет выборку Vbemf  в конденсаторе

    Затем суммирующий узел вычисляет разницу между требуемой скоростью и текущей скоростью, поскольку обе они представлены напряжением (заданное напряжение и Vbemf соответственно). Это напряжение ошибки используется для управления скоростью двигателя путем увеличения или уменьшения рабочего цикла модулятора ШИМ.

    Из-за индуктивной природы двигателей постоянного тока измерение противо-ЭДС невозможно сразу после выключения транзистора.Когда транзистор переключается, генерируется сильный индуктивный всплеск, и индуктивный рециркуляционный ток Ir протекает через реверсивный диод. Необходима короткая задержка, пока напряжение противоЭДС не станет стабильным:

    Измерение сигнала ШИМ на клеммах двигателя

    Этот метод управления может быть выполнен с использованием только аналоговых компонентов или цифровых с микроконтроллером. Практическая реализация контроллера, основанного на этом методе и использующего двигатель постоянного тока 132-100, показана ниже:

    Регулятор скорости двигателя на основе измерения противо-ЭДС и выхода ШИМ

    В этой схеме напряжение на R2 представляет желаемую скорость, IC1A работает как усилитель ошибки и ПИД-регулятор.

    Схема модулятора ШИМ состоит из IC1B и IC2 , где IC1B работает как генератор треугольных волн с частотой, определяемой R12 и C4 .

    IC2 действует как компаратор, который сравнивает напряжение треугольного сигнала с выхода IC2 с заданным напряжением R15 потенциометра. Когда напряжение сигнала треугольника ниже, чем напряжение от R15 , выход компаратора высокий, и двигатель включен.

    Цепь Sample & Hold изготовлена ​​из C3 , R10 , D2 , Q1 , R13 . Когда двигатель питается от T1 , Q2 включен, а узел R13 и D2 закорочен на землю, что не позволяет сделать выборку при подаче напряжения Vcc на двигатель. Диод D2 предотвращает разряд C3 , когда Q1 включен.

    Когда T1 выключен, Q2 также выключен и Vbemf может заряжать конденсатор C3 .Напряжение на C3 подается на неинвертирующий вход усилителя ошибки IC1A . Этот усилитель вычитает текущее напряжение скорости из желаемого напряжения скорости (задается потенциометром R2 ). Когда противо-ЭДС увеличивается, выходное напряжение на IC1A также увеличивается — это сдвигает уровень сигнала треугольника вверх пропорционально погрешности скорости. Если уровень сигнала треугольника увеличивается, то время, в течение которого выходной транзистор находится во включенном состоянии, уменьшается, и коэффициент ШИМ также уменьшается.

    Этот усилитель ошибки работает как схема ПИД-управления, где коэффициент усиления определяется 𝑅5𝑅5+𝑅10, а постоянная времени определяется R5 и C2 .

    Схема Sample & Hold очень проста, поскольку время выборки равно продолжительности состояния OFF в рабочем цикле ШИМ, поэтому напряжение выборки напрямую зависит от рабочего цикла. Кроме того, менее важно, если схема используется для управления приложением, которое не использует полный диапазон скорости двигателя.Его также можно уменьшить по выбору, изменив значения R10 , C3 и R13 , которые позволяют изменить время заряда/разряда C3 .

    Диапазон изменения скважности ШИМ (от приложенного напряжения ошибки) определяется отношением R7 к R8 || R9 , однако, поскольку схема Sample & Hold настолько проста, этот диапазон не должен быть очень широким.

    Эта схема предназначена для работы в узком диапазоне ШИМ, максимальный режим работы ШИМ уменьшен за счет задержки индуктивной нагрузки двигателя, а с учетом ограничений схемы Sample & Hold этот метод не следует использовать для широких диапазон регулирования скорости.

    Это демонстрирует принцип работы, поэтому для реального использования настоятельно рекомендуется улучшить простую схему Sample & Hold. Например, схема на недорогом LF398 может обеспечить время дискретизации 10 мкс.

    По сравнению с аналоговой схемой обратной связи отрицательной клеммы этот метод:

    • снижает потери мощности
    • мог бы быть более стабильным, так как температура не будет влиять на напряжение противоЭДС (за счет изменения сопротивления обмотки)

    Однако также:

    • не подходит для двигателей с высокой индуктивностью
    • имеет узкий диапазон регулирования скорости
    • имеет тенденцию к колебаниям

    Информационный бюллетень

    Подпишитесь, чтобы получать новые блоги, тематические исследования и ресурсы прямо на вашу почту.


    Узнать больше

    Ресурсы и руководства

    Ознакомьтесь с нашими указаниями по применению продукта, руководствами по проектированию, новостями и примерами из практики.

    Тематические исследования

    Ознакомьтесь с нашей коллекцией тематических исследований, примеров нашей продукции в различных областях применения.

    Прецизионные микроприводы

    Нужен ли вам компонент двигателя или полностью проверенный и испытанный сложный механизм — мы здесь, чтобы помочь. Узнайте больше о нашей компании.

    Рубрика: С тегами:

    Контроллер скорости двигателя 50 А (ШИМ)

    от CanaKit


    • Напряжение питания/нагрузки: от 9 до 24 В пост. тока (рекомендуется 12 В пост. тока)
    • Дополнительный ЖК-модуль
    • Функция плавного пуска
    • Максимальный непрерывный ток: 50 А при 100 Гц
    • Частота:
    • Фиксированная (10492) 90 244 Гц до 3.125 кГц)
    • Диапазон рабочего цикла ШИМ: 0–100 %
    • Высокоэффективная конструкция с использованием мощного полевого МОП-транзистора для обеспечения охлаждения
    • Включает большие двойные лепестковые клеммы для облегчения подключения проводки
    • Включает радиатор
    • Включает вентилятор 12 В постоянного тока , Включая ручки


    Описание товара

    Управление скоростью двигателя постоянного тока без ущерба для крутящего момента.Этот контроллер двигателя постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) может обеспечить максимальный непрерывный ток 50 А для вашего двигателя постоянного тока или другой нагрузки постоянного тока благодаря конструкции на основе цифрового микроконтроллера (PIC) и высокоэффективному высокомощному MOSFET для работы в режиме охлаждения. Также доступен дополнительный ЖК-модуль (деталь CanaKit № LCD1133), который будет точно указывать текущую установленную частоту и рабочий цикл для точного управления сигналом ШИМ. Контроллер имеет два режима работы: фиксированная или переменная частота.В режиме работы с фиксированной частотой контроллер работает на частоте 100 Гц. В режиме работы с переменной частотой частота регулируется от 244 Гц до 3,125 кГц. Рабочий цикл полностью регулируется от 0% до 100% в обоих режимах. Контроллер также предлагает встроенную функцию плавного пуска, которая значительно снижает механическую нагрузку на двигатель, а также электродинамическую нагрузку на подключенные кабели и аккумулятор, тем самым увеличивая срок службы. срок службы всей системы. Когда питание подключено к цепи, рабочий цикл начинается с 0% и увеличивается до заданного значения примерно от 1 до 1.5 секунд. Вентилятор постоянного тока 12 В входит в комплект контроллера мотора для надежной непрерывной работы при больших нагрузках. Обратите внимание, что вентилятор постоянного тока предназначен для работы только с напряжением питания до 12 В постоянного тока. Области применения: управление двигателем, HHO, диммер постоянного тока/светодиода, управление обогревом и т. д. Размеры: 4,03 x 2,82 дюйма

    Управление крутящим моментом и скоростью двигателя


    Назад «Типы приводов с регулируемой скоростью» • Вернуться к оглавлению • Далее «Несколько приводов — скоординированное управление»


    Управление двигателем крутящий момент и скорость или скорость — это выбор режима работы, доступный для большинства основных приводов постоянного тока и некоторых приводов переменного тока типа flux vector .Для некоторых продуктов режим скорости может включать способность регенерации .

     

    1.) Приводы постоянного тока — управление крутящим моментом:

    Для управления крутящим моментом двигателей постоянного тока привод постоянного тока регулирует ток якоря.

    Напряжение якоря не регулируется, что позволяет двигателю работать на любой скорости, необходимой для достижения заданного уровня тока/крутящего момента. Такая установка может быть использована для любых приводных валков с постоянным крутящим моментом и простых намоточных устройств для регулировки приблизительного натяжения для работы в режиме центрального ветра с малым коэффициентом увеличения.Для центральных намотчиков в режиме крутящего момента и фиксированного входного задания крутящий момент остается постоянным, создавая эффект натяжения конуса, если оператор станка не увеличивает заданное значение крутящего момента по мере увеличения диаметра.

     

    Прямолинейное управление крутящим моментом может привести к нежелательному эффекту разгона до максимальной скорости в случае обрыва полотна или потери нагрузки, если привод не имеет функции «Ограничение максимальной скорости или напряжения». Эти эффекты могут быть компенсированы дополнительным приводом дополнительные платы и/или внешние схемы управления для обеспечения полнофункционального «центрального ветра с постоянным натяжением», CTCW, управления с включенной компенсацией трения, инерции, изменения диаметра и т. д.Некоторые приводы, такие как цифровой привод постоянного тока Carotron ELITE PRO, содержат прошивку CTCW.

     

    ПРИМЕНИМЫЕ ПРОДУКТЫ:

    десантник СЕРИЯ

    ADP100 СЕРИЯ

    БЛЕЙЗЕР СЕРИЯ

    ЭЛИТНАЯ СЕРИЯ

    ВЫБОР СЕРИИ

    СЕРИЯ ELITE PRO

    СЕРИЯ RCP200

     

    2.) Приводы переменного тока — контроль крутящего момента:

    Привод переменного тока использует комплексную обработку данных о напряжении, токе, частоте и угловом положении двигателя, чтобы обеспечить возможность регулирования крутящего момента.Для работы в режиме TORQUE обычно требуется обратная связь от энкодера. Даже оценка способности инверторного привода регулировать крутящий момент не является простой задачей. Не думайте, что инвертор и двигатель, работающие в режиме «момент», будут создавать линейный и пропорциональный выходной крутящий момент относительно задания. Полное управление крутящим моментом может зависеть от использования внешней схемы опорного крутящего момента или управления, обладающего гибкостью и регулируемостью для компенсации любых недостатков привода/двигателя.

     

    3.)  Приводы постоянного тока – управление скоростью (скоростью):

    Для регулирования скорости двигателя постоянного тока привод обычно регулирует напряжение якоря. Насколько хорошо это происходит, зависит от того, какой сигнал обратной связи используется для представления скорости двигателя. См. раздел C, «Управление без обратной связи и с обратной связью». Общие значения для некоторых приводов постоянного тока следующие:

    A. AFB — обратная связь якоря

    B. TFB — обратная связь тахометра

    C. EFB — обратная связь энкодера

     

    А.)  AFB – обратная связь якоря

    Метод обратной связи по напряжению якоря, также называемый обратной связью якоря, основан на способности двигателя постоянного тока действовать как генератор постоянного тока. Когда двигатель постоянного тока вращается, он генерирует уровень напряжения, называемый счетчиком или обратной ЭДС , который пропорционален скорости вращения. Как и на всех «генераторах», на генерируемую мощность также влияет сила магнитного потока поля.

    Поскольку напряжение якоря, поступающее от привода, выдается в виде импульсов, между импульсами может быть измерено напряжение противоэдс.Затем этот сигнал вводится в схему регулирования скорости привода, контур скорости, чтобы отрегулировать силовую часть привода для поддержания постоянного напряжения двигателя. Основным преимуществом обратной связи якоря является то, что (с приводами постоянного тока Carotron) не требуются дополнительные компоненты привода или двигателя.

     

    Некоторые проблемы, связанные с работой обратной связи якоря, связаны с определенными характеристиками двигателя постоянного тока. Одна проблема заключается в том, что даже при постоянном напряжении якоря скорость двигателя может упасть на несколько процентов, когда двигатель загружен.Это падение связано с потерями «внутреннего сопротивления» в якоре двигателя и устраняется в приводах постоянного тока путем добавления «компенсации внутреннего сопротивления», IR Comp, потенциометра и сигнала.

     

    Цепь IR Comp определяет увеличение нагрузки и затем увеличивает напряжение якоря, чтобы предотвратить падение скорости. К сожалению, эффект потерь IR обычно неодинаков в диапазоне скоростей двигателя, и определенная настройка IR Comp лучше всего работает при определенной скорости двигателя.

     

    Другая проблема с обратной связью якоря связана с работой двигателя в качестве «генератора» и с тем, как на него влияет сила магнитного потока поля.В электромагнитном поле (полях) обмотки двигателей с шунтирующим полем повышение температуры по мере прогрева двигателя (сразу после включения питания) приведет к увеличению сопротивления обмотки возбуждения. Это вызывает уменьшение тока возбуждения и силы потока, что, в свою очередь, вызывает уменьшение генерируемого напряжения, которое при использовании в качестве обратной связи по скорости вызывает увеличение скорости двигателя, поскольку привод пытается поддерживать постоянную обратную связь по напряжению якоря.

     

    Влияние напряженности шунтирующего поля на скорость и крутящий момент двигателя постоянного тока можно с пользой использовать в некоторых приложениях, прежде всего известных как « ПОСТОЯННАЯ МОЩНОСТЬ» .В этих приложениях скорость может быть «заменена» крутящим моментом, чтобы обеспечить высокий крутящий момент при низкой скорости и высокую скорость при низком крутящем моменте. Модель Velocity Mode Центральная намоточная машина является примером применения, в котором требуется низкий крутящий момент и высокая скорость на начальном валке и по мере увеличения диаметра; уменьшение скорости вращения сопровождается возрастанием потребности в крутящем моменте. В приложениях с более высокой мощностью, использующих специально разработанные двигатели, обычно > 5 л.с., управление полем двигателя постоянного тока может обеспечиваться приводом или независимым ПОЛЕВЫМ РЕГУЛЯТОРОМ.См. Раздел H. Намотчики постоянной мощности для получения более подробного описания этого типа работы.

     

    ПРИМЕНИМЫЕ ПРОДУКТЫ:

    УПРАВЛЕНИЕ ПОЛЕВЫМ РЕГУЛЯТОРОМ FR1000 И FR3500

    СЕРИЯ ELITE PRO

     

    Двигатели возбуждения с постоянными магнитами, постоянными магнитами не подвержены феномену «изменения магнитного поля», но все же могут демонстрировать IR-потери. Таким образом, работа с обратной связью якоря менее затратна, но потенциальные связанные с этим проблемы могут быть непомерно высокими, если требуется точное регулирование в диапазоне скоростей двигателя и работа без дрейфа.Способ устранения этих потенциальных проблем состоит в том, чтобы «замкнуть контур скорости» с помощью внешнего устройства обратной связи, такого как тахометр или энкодер.

     

    B.) TFB – обратная связь тахометра

    Тахометры и энкодеры — это устройства, дающие точный выходной сигнал, пропорциональный их скорости вращения. Использование такого устройства для обратной связи называется «операцией с обратной связью».

     

    Тахометры (также известные как тахометры или тахометры) различаются и измеряются в вольтах на 1000 об/мин.Большинство из них обеспечивают выходное напряжение постоянного тока, но блоки с номинальным напряжением переменного тока все еще доступны и используются.

     

    Некоторые стандартные номиналы постоянного тока составляют 7, 50 и 100 В постоянного тока/1000 об/мин. Стандартные номиналы переменного тока: 45 и 90 В переменного тока/1000 об/мин. Выходной сигнал тахометра переменного тока изменяется по частоте и уровню напряжения при изменении скорости.

    C.) EFB — обратная связь энкодера

    Кодировщики

    имеют еще большее разнообразие номиналов и выдают сигнал, частота которого увеличивается с увеличением скорости.Они могут быть снабжены несколькими выходами, называемыми квадратурными выходами, и маркерными импульсами, которые позволяют им возвращать информацию о направлении вращения и позиции вращения.

     

    Некоторые энкодеры называются импульсными тахометрами или генераторами импульсов. Обычно это «кольцо и шестерня» или «датчик Холла и магнитное колесо», которые крепятся к поверхности «С» или фланцу двигателя. Все энкодеры указываются в импульсах на оборот или имп/об и могут иметь выходной номинал от 1 имп/об до тысяч имп/об.

     

    Тахометры и энкодеры

    включают номинальные значения выходной точности или допуска, требования к источнику питания, диапазон температур и диапазон нагрузки. Их главная претензия на известность заключается в том, что они игнорируют большинство внешних воздействий и дают точные и воспроизводимые результаты, пока они работают в пределах своих установленных рейтингов. Это означает, что приводы, использующие их для обратной связи, также могут игнорировать или компенсировать такие факторы, как потери в двигателе, колебания сетевого напряжения, изменение нагрузки и изменение температуры.

     

    ПРИМЕНИМЫЕ ПРОДУКТЫ:

    ИМПУЛЬСНЫЕ Тахометры СЕРИИ TCF60 И TCF120

    TAC008-000 ФЛАНЦЕВЫЙ КОДЕР XPY

    TAC017-000 КВАДРАТНЫЙ КОЛЬЦЕВОЙ КОДЕР

     

    4.) Приводы переменного тока — управление скоростью (скоростью):

    Преобразователи частоты переменного тока

    могут иметь несколько выбираемых методов управления. Некоторые примеры:

    A.) Управление V/F

    B.) Управление V/F с обратной связью PG или тахометра

    С.) Вектор без обратной связи

    D.) Замкнутый контур или вектор потока

     

    A.) V/F, напряжение/частота, Метод управления, также называемый управлением вольт/герц, является наиболее распространенным методом управления инвертором. Не требуя устройства обратной связи, он подходит для общего применения и применения в нескольких двигателях.

     

    B.) Управление V/F с обратной связью PG обеспечивает лучшее регулирование скорости системы с замкнутым контуром.

     

    С.) Векторный разомкнутый контур , иногда называемый бездатчиковым вектором , использует более сложный алгоритм управления для обеспечения точного управления скоростью, быстрой реакции и более высокого крутящего момента на низкой скорости.

     

    D.) Flux Vector или вектор с замкнутым контуром требуют обратной связи от энкодера и обеспечивают точное управление скоростью и полным номинальным крутящим моментом в широком диапазоне скоростей, иногда даже при нулевых оборотах.

     

    Инверторы

    и их двигатели также могут работать в режиме «Постоянная мощность», в котором скорость двигателя может быть увеличена за пределы базовой номинальной скорости с уменьшением допустимого крутящего момента.См. Раздел H.12, «Намотчики постоянной мощности» для получения более подробного описания этого типа работы.

     

    5.) Регенерация:

    Регенерация зависит от способности двигателей переменного и постоянного тока действовать как генераторы, а также как двигатели. Регенерация — это рабочий режим, который автоматически реализуется секцией управления скоростью привода РЕГЕНЕРАЦИИ всякий раз, когда обратная связь по скорости превышает задание скорости. С рекуперативной приводной мощностью двигатель может обеспечивать двигательный (положительный) крутящий момент или тормозной (отрицательный) крутящий момент, обычно в любом направлении вращения.Это называется «четырехквадрантной» операцией. Нерегенеративные приводы обеспечивают работу только в «одном квадранте», хотя добавление реверсивных контакторов к приводам постоянного тока может обеспечить работу двигателя в третьем квадранте.

    Таким образом, при работе двигателя мощность берется из сети переменного тока и преобразуется для выполнения работы двигателем. В режиме рекуперации самостоятельно генерируемая мощность берется из двигателя и подается обратно в сеть переменного тока или рассеивающие энергию «тормозные резисторы» для создания отрицательного или тормозного момента в двигателе.Эта функция полезна при работе с двигателями с высокой инерцией или капитальным ремонтом. В приводах постоянного тока регенеративная способность также обеспечивает «полупроводниковое реверсирование». Без рекуперации для реверсирования должны использоваться контакторы постоянного тока. Частое реверсирование, даже при низких уровнях нагрузки, может привести к сокращению ожидаемого срока службы контакторов. Для привода рекуперации рекомендуется использовать только один контактор для «безопасного останова».

     

    Для возможности рекуперации в приводе постоянного тока требуется вторая силовая секция и больше схем управления, чем в приводе без рекуперации, в то время как большинство приводов с инвертором переменного тока по своей сути имеют некоторую возможность регенерации.Большинство приводов переменного тока с более низкой номинальной мощностью также поставляются со схемой «тормозного транзистора», необходимой для расширения возможностей рекуперации за счет добавления только тормозного резистора. Кроме того, некоторые приводы переменного тока могут иметь функцию «рекуперации в сети», при которой избыточная энергия двигателя возвращается в сеть, а не рассеивается на резисторах. Рекуперативные приводы постоянного тока обычно могут обеспечивать более высокий постоянный отрицательный крутящий момент, чем инверторный привод, использующий тормозной резистор. Номинальная номинальная мощность тормозного транзистора и резистора инвертора будет определять рабочий цикл.

     

    ПРИМЕНИМЫЕ ПРОДУКТЫ:

    D10425-XXX СЕРИЯ

    десантник IV

    СЕРИЯ RCP200

    БЛЕЙЗЕР IV СЕРИИ

    СЕРИЯ ELITE PRO (модели EPR)

    СЕРИЯ ELITE (модели E12)

    *Темы в этом руководстве по основам управления двигателем включают: крутящий момент двигателей постоянного тока, крутящий момент двигателя переменного тока, управление скоростью двигателя переменного тока, регулятор скорости двигателя постоянного тока. Ознакомьтесь с другими полезными руководствами по управлению двигателем и советами по применению, нажав кнопку «Вернуться к оглавлению» ниже.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.