Управління колекторним електродвигуном. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Електродвигуни

 Коментарі до статті

У статті описується схема автоматичної підтримки швидкості обертання колекторного електродвигуна (ЕД) постійного струму (рис.1), яка не вимагає спеціального датчика швидкості. Її особливість полягає в тому, що швидкість обертання ЕД визначається за величиною напруги на якорі, що обертається по інерції (з навантаженням на валу) в моменти короткочасних регулярно повторюваних відключень від джерела живлення.

Регулювання швидкості здійснюється широтно-імпульсним способом шляхом використання згаданої вище напруги як негативний зворотний зв'язок для схеми управління. Швидкість обертання ЕД автоматично підтримується всередині зони, що має встановлені максимум і мінімум, і визначається зовнішньою напругою від ручного або програмного задатчика швидкості. Ширина зони регулювання дорівнює:

де: U⁺ - Позитивна напруга насичення виходу ОУ, В; U^- - Негативна напруга насичення виходу ОУ, В; R1 - опір заземленої частини резистора R1, Ом.

Ширину зони регулювання в. вигляді відхилення числа обертів ΔN ЕД можна уявити виразом

де: N - Число оборотів валу ЕД в одиницю часу при номінальній напрузі харчування якоря U2.

При зміні напруги живлення U2, як і величини навантаження, швидкість обертів валу ЕД автоматично утримується всередині встановленої зони регулювання.

Структурно схему управління можна подати у вигляді двох блоків: регулятора та ключового підсилювача А1 (рис.2). На рис.1 показаний електродвигун М1 із збудженням від постійного магніту. Якщо ЕД застосована обмотка збудження, то напруга її харчування має бути стабільним.

Якщо ця напруга нестабільна, то регулювання швидкості при зміні навантаження все ж таки відбувається, але кожному напрузі обмотки збудження відповідає своя швидкість ЕД, що автоматично підтримується при зміні навантаження.

Зміни навантаження і напругі, що живить якір, відповідає зворотно пропорційна обурюючому впливу швидкість ЕД всередині встановленої зони регулювання. За класифікацією в автоматиці це пропорційне автоматичне регулювання.

Ширина зони регулювання зменшується із зменшенням встановленої швидкості обертання і навпаки, оскільки залежить від положення двигуна змінного резистора R1 (тобто від опору R1'), а отже, і швидкості ЕД. Таким чином, відношення ширини зони регулювання швидкості обертання ЕД залишається постійним при заданні будь-якої швидкості.

Ця корисна властивість не буде дотримуватися при роботі від зовнішнього джерела напруги, що управляє, з постійним вихідним опором. джерело живлення для обраного ОУ (±U1) можна використовувати і для живлення задатчика швидкості ЕД (R1), але тоді він має бути стабільним.

Якір ЕД живиться від окремого джерела U2. Якщо напруга U2=U1, резистор R6 не встановлюється, а замість R5 запаюється перемичка. Напруга U2 повинна бути завжди трохи більшою за номінальну напругу живлення обраного ЕД для можливості підтримки незмінної швидкості при заданні її максимального значення. При цьому воно не потребує стабілізації.

Розглянемо роботу регулятора. Вважаємо, двигун змінного резистора R1 встановлений приблизно в середнє положення. Операційний підсилювач DA1, ланцюжки C1-R3 та R4-R1' утворюють генератор прямокутних імпульсів. При позитивних імпульсах з виходу DA1 якір М1 через ключовий підсилювач А1 отримує живлення від джерела U2 і обертається, діод VD1 в цей час замкнений зворотним напругою, конденсатор С1 заряджається через резистор R3.

Коли напруга на С1 перевищить напругу на вході DA1, що не інвертує, його вихід перемикається в негативну полярність, ключ А1 відключає М1 від джерела U2, але його якір разом з навантаженням продовжує обертатися за інерцією (короткочасне відключення ЕД тільки трохи зменшує його швидкість).

Якщо при цьому напруга на якорі ЕД виявиться нижче напруги на С1, то цей конденсатор через діод VD1, що відкрився, підключається до якоря ЕД, і напруга на них (з урахуванням падіння напруги на VD1) зрівнюється. Вихід генератора перетворюється на позитивну фазу циклу генерації, починаючи з цього напруги.

При цьому ЕД набирає обертів.

Резистори R1, R4 утворюють дільник напруги, що знімається з виходу DA1, і створюють позитивний зворотний зв'язок, який забезпечує умови генерації та гістерезис вихідної напруги ОУ при його перемиканні. Зона регулювання швидкості ЕД еквівалентна цій напрузі. Наявність встановленої зони регулювання не означає, що швидкість ЕД " нишпоритиме " від максимуму до мінімуму всередині цієї зони.

Вона буде підтримуватися постійною, поки навантаження або напруга живлення не змінять свої значення. Тоді швидкість ЕД встановиться на новому стабільному рівні, але не вийде із зони. Регулювання всередині зони виходить плавне.

Частота роботи схеми управління залежить від постійного часу ланцюжка C1-R3, напруги живлення U2, навантаження ЕД, встановленої швидкості та гістерези ОУ, моменту інерції якоря ЕД спільно з навантаженням, і є складною функцією. Однак вибором постійного часу C1-R3 і опору R4 нескладно встановити режим, при якому швидкість ЕД перебуватиме в зоні регулювання з бажаною частотою комутації при реальних змінах навантаження ЕД та відхиленнях напруги живлення U2. Це і визначає загальне налаштування регулятора під обраний ЕД.

Елементи схеми та його параметри не критичні. DA1 може бути також 140УД12 У разі застосування однополярного джерела живлення U1 можна взяти здвоєний ОУ AS339N (LM339N, К140СА1, КР110СА2).

Він має вихід із відкритим колектором, який треба підвантажити резистором (у схемі використовується один ОУ). Крім ключа, схема якого показана на рис.2, можна застосувати оптоелектронні реле та МДП-транзистори.

Для придушення перешкод у мережі під час роботи регулятора, можливо, будуть потрібні додаткові заходи, наприклад, шунтування якоря ЕД RC-ланцюжком.

На роботу схеми керування вона практично не вплине.

Швидкість обертання ЕД можна вимірювати без застосування тахометра, вимірюючи напругу на якорі стрілочним вольтметром (інерція його рухомої системи згладить пульсації напруги).

Автор: В.Гусаров, м.Мінськ

Дивіться інші статті розділу Електродвигуни.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву MAX30205 - медичний цифровий датчик температури 21.07.2017 Новий цифровий датчик MAX3025 Maxim Integrated дозволяє вимірювати температуру тіла людини з точністю 0,1°C в діапазоні температур 37...39°C. Датчик знайде застосування у медичних приладах, пристроях для спорту та фітнесу. Особливістю датчика є 16-розрядний сигма-дельта-АЦП, який дозволяє реєструвати зміну температури на чотири тисячні градуси. Мікросхема має інтерфейс I2C із захистом від блокування шини. Завдяки можливості вибору адреси на одній шині I2C можуть працювати до 32 датчиків. Крім безпосереднього вимірювання температури, MAX3025 містить температурний компаратор, який сигналізує окремою лінією факт виходу температури за задані значення. Вихід вбудованого компаратора реалізований у вигляді відкритого стоку, може працювати також у режимі формування сигналу переривання. У цьому випадку значення на виході фіксується до виконання операції читання будь-якого регістра по шині I2C. MAX30205 працює від напруги 2,7...3,6, при цьому піковий струм споживання не перевищує 600 мкA. Для знайомства з можливостями нового сенсора можна скористатися комплектом демонстрацій MAX30205EVSYS#. Він дозволяє виводити значення температури на ПК. Для відображення всіх параметрів сенсора використовується програма MAX30205 Evaluation GUI Software.

Інші цікаві новини:

▪ Ноутбук HP EliteBook Folio

▪ Відеокарта AMD FirePro R5000 для центрів обробки даних

▪ 800-грамовий ультрабук NEC LaVie GZ

▪ 7-нм процесор ARM для самоврядних авто

▪ Килимок для ефективної серцево-легеневої реанімації

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Мікроконтролери. Добірка статей

▪ стаття Ернст Юнгер. Знамениті афоризми

▪ стаття Що головним чином зумовило перехід на систему часових поясів у 19 столітті? Детальна відповідь

▪ стаття Калінджі. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Сонячне теплопостачання. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Досвід із залізною тирсою. Фізичний експеримент

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024