|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Універсальний блок керування багатофазними двигунами. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Електродвигуни Існує величезна різноманітність асинхронних, крокових, колекторних та різноманітних високочастотних багатофазних двигунів, що працюють на частоті 400...1000 Гц, які неможливо змусити ефективно працювати від однофазної мережі. Проте сучасна електроніка дозволяє це зробити досить просто. Щоб змусити обертатися ротор багатофазного двигуна, з його обмотки необхідно подавати суворо певну послідовність імпульсів, тобто. створити магнітне поле, що обертається. Але як це зробити, якщо крім однофазної мережі нічого немає. Трифазний двигун, розрахований на 380 В/50 Гц, звичайно, можна запустити і від однофазної мережі за допомогою фазозсувних конденсаторів, але ККД буде дуже низьким, а про зміну частоти обертання асинхронного двигуна і мріяти нічого. Крокові та високочастотні двигуни взагалі запустити не вдасться. Для вирішення всіх цих проблем і створили універсальний блок управління. Простим перепрограмування ПЗУ можлива зміна алгоритму роботи вихідних ключів, а значить, і адаптація під будь-який двигун. Розглянемо роботу основного блоку, схема якого показано на рис.1.
На мікросхемі D1:1, D1:2 зібраний генератор, що задає, на частоту 2 кГц. Його частота зумовлена головним чином частотою обертання двигуна та обсягом використовуваного ПЗП. Для формування крутих фронтів імпульси з генератора проходять через два тригери Шмітта. По фронту імпульсу з виходу D2:1 перемикаються лічильники D3-D5. За спадом того ж імпульсу, проінвертованого мікросхемою D2:2, відбувається перезапис даних із ПЗП в регістр на мікросхемі D7. При включенні пристрою лічильники встановлюються у нульовий стан за рахунок ланцюжка C2R3. У процесі роботи коефіцієнт рахунку залежить від цього, у якому осередку пам'яті розряду D7 мікросхеми D6 буде записана лог."1", що й визначить час скидання лічильників. Регістр D7 необхідний для того, щоб імпульси, що виникають у момент перемикання адрес ПЗП, не впливали на алгоритм роботи ключів. Кількість лічильників залежить від кількості використовуваних адрес мікросхеми D6, і може змінюватись від одного до десятка. Безпосередньо до виходів регістру D7 можна підключити навантаження до 20...30 мА. У разі більшого навантаження необхідно використовувати буферні елементи, наприклад мікросхему D8. Тепер поговоримо про вихідні ключі та алгоритм роботи різних двигунів. Для початку розглянемо колекторний двигун, що працює від постійної напруги 27 В. Схема його включення показано на рис.2.
Це найпростіший транзисторний ключ, зібраний на VT1. Цей транзистор має досить великий коефіцієнт підсилення та діод, включений між емітером та колектором. Тому його базу через струмообмежувальний діод можна підключити безпосередньо до виходу мікросхеми D7 (рис.1). На рис.3 показаний графік, що пояснює роботу двигуна в режимі широтно-імпульсної модуляції (ШІМ).
Якщо транзистор за період часу Т перебуватиме більше в закритому стані, то обороти двигуна будуть мінімальними, і навпаки. Наприкінці періоду в розряді D8 обов'язково треба записати лог. "1", щоб цикл повторився. Якщо вам необхідно створити складний швидкісний режим, наприклад: протягом 1 с обороти повинні бути максимальні, протягом наступних 10 с – на рівні 20%, наступні 5 с – на рівні 60% і т.д., то скидання лічильника треба записати в кінці циклу всього процесу регулювання, а точність часових співвідношень підібрати, змінивши частоту генератора, що задає. На кожну шину даних можна встановити свій ключ із двигуном або навантаження у тому випадку, якщо їх загальні цикли збігаються. Для керування кроковим двигуном необхідно використовувати три або шість ключів залежно від двигуна, намалювати алгоритм керування двигуном, прорахувати необхідну кількість імпульсів на один цикл двигуна та запрограмувати мікросхему. Швидкість обертання двигуна можна регулювати за рахунок зміни частоти генератора, що задає. Наведемо схему (рис.4), алгоритм (рис.5) та програму (табл.1) для двигуна з трьома обмотками.
Таблиця 1
Розглянемо роботу трифазного двигуна. Блок-схема підключення двигуна зіркою показано на рис.6.
Різноманітні схеми ключів будуть наведені пізніше. Перший ключ управляється з шини даних D0, другий – D1 і т.д. Якщо двигун розрахований на частоту 400...1000 Гц, то йому годиться простий алгоритм, показаний на рис.7.
В алгоритмі момент включення ключів необхідно зрушити на час t. Для різних ключів ця затримка різна і становить від кількох мікросекунд до кількох мілісекунд. Вона потрібна, щоб не виникали наскрізні струми через транзистори ключів. Для управління асинхронними двигунами, які розраховані на частоту 50 Гц, необхідно вводити ШІМ-модуляцію з частотою 10...20 кГц. На рис.8 показані позитивна напівхвиля синусоїди та зразкове її заповнення ШІМ-імпульсами.
Для збереження постійної потужності двигуна на різній частоті, потрібно розрахувати загальну площу напівхвилі і привести площу ШІМ-модуляції у відповідність. Для малих оборотів двигуна це може призвести до встановлення мікросхем ПЗУ з дуже великим обсягом осередків і, відповідно, кропітким розрахунком їх вмісту. Загальна картина ШІМ-алгоритму керування трифазним двигуном показана на рис.9, а прошивка ПЗП з ШІМ-модуляцією на частоті 2 кГц наведена в табл.2. Частота обертання двигуна при цьому дорівнює 60 об/хв.
Для керування двигуном мною були випробувані різні типи силових ключів. У всіх є свої переваги та недоліки. На рис.10 показана найпростіша схема без розв'язки від мережевої напруги і невеликою напругою живлення. На транзисторах VT1-VT2, резисторах R1-R3 та діоді VD1 зібраний ключ для позитивної напівхвилі. На транзисторі VT3 – ключ негативної напівхвилі.
На рис.11 показано схему на біполярних транзисторах. Недолік її в тому, що для кожного ключа потрібне додаткове нестабілізоване джерело живлення на 24 Ст.
На рис.12 показано схему на польових транзисторах з оптронної розв'язкою. Для відкривання польових транзисторів великий струм не потрібен, тому живлення ключів здійснюється від того ж ланцюга, що і двигун.
Схема джерела живлення з оптронною розв'язкою для цього ключа показано на рис.13.
Усі ключі, у використанні яких застосовані оптрони, мають один суттєвий недолік: зі збільшенням частоти модуляції відбувається затягування фронтів імпульсів. Мабуть, найоптимальнішим на даний момент використання спеціалізованої мікросхеми трифазного драйвера IR2130, IR2131 фірми International Rectifier. В ній передбачено захист струму, який відключає всі ключі і видає сигнал помилки. Мікросхема є драйвером шести ключів - транзисторів IGBT або MOS.ET. При використанні транзисторів IR.740 можна керувати потужністю двигуна до 5 кВт. Детально про мікросхему та принципи управління двигуна можна прочитати в [1]. Входи драйвера узгоджуються з логікою ТТЛ. Можливе узгодження її з наведеним вище блоком управління. література:
Автор: С.М. Абрамов
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Золотий скарб у долині троянд ▪ Масове виробництво біопроцесорів ▪ Мобільний телефон відстежується за особливим сигналом
▪ розділ сайту Гірлянди. Добірка статей ▪ стаття Чим більше я впізнаю людей, тим більше мені подобаються собаки. Крилатий вислів ▪ стаття Що таке водоспад? Детальна відповідь ▪ стаття Хрін гулявниковий. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Цифровий регулятор гучності. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page