Регулировка частоты вращения двигателя постоянного тока: Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока независимого возбуждения ДПТ НВ

Регулирование частоты вращения | Электрические машины

Страница 51 из 51

6.7.3. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока

Согласно (6.8), регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока можно осуществлять путем изменения потока Ф, введения дополнительного сопротивления в цепь якоря и изменения напряжения сети . В двигателях параллельного возбуждения наиболее просто осуществляется регулирование изменением потока, реализуемого с помощью реостата в цепи возбуждения. При увеличении сопротивления поток Ф уменьшается и частота вращения растет. На рис. 6.43 представлены механические характеристики двигателя параллельного возбуждения при трех значениях потока. Таким способом регулируют частоту вращения в пределах , . Верхний уровень частот ограничивается условиями коммутации. Кроме того, при глубоком уменьшении потока возбуждения усиливается размагничивающее действие реакции якоря, жесткость механической характеристики растет, и падающая характеристика при номинальном потоке может стать возрастающей при ослабленном потоке, что приведет к нарушению устойчивой работы двигателя.

.
Кроме того, при введении дополнительного сопротивления жесткость механической характеристики двигателя снижается, что может привести к ухудшению работы приводного механизма.

Регулирование частоты вращения двигателей последовательного возбуждения осуществляется путем изменения тока в последовательной обмотке или напряжения якоря U с помощью шунтирующих реостатов (рис. 6.46).
При шунтировании обмотки возбуждения ток уменьшается и частота вращения якоря растет, а при шунтировании якоря напряжение якоря уменьшается, поэтому частота вращения падает (рис. 6.47).
Регулирование частоты вращения вверх осуществляется практически при постоянном КПД

Регулирование скорости вращения двигателей постоянного тока

Электропривод, построенный на основе двигателей постоянного тока используются в металлургической, машиностроительной, химической, угольной, деревообрабатывающей и других отраслях промышленности.
Применение электропривода способствует созданию промышленного оборудования, в том числе станков с высокой степенью автоматизации. При этом в автоматизированном электроприводе главное место занимает такая задача, как регулирование скорости вращения двигателей постоянного тока.

Основные способы управления скоростью вращения двигателя постоянного тока:

1) изменение тока в цепи обмотки возбуждения при стабильном напряжении на обмотке якоря;
2) изменение напряжения на обмотке якоря при стабильном токе в цепи обмотки возбуждения;
3) изменение напряжения на обмотке якоря, а также изменение тока в цепи обмотки возбуждения.

Для изменения величин напряжения на обмотке якоря или силы тока в цепи обмотки возбуждения применяются чаще всего управляемые выпрямители. Для работы в промышленном оборудовании используются однофазные и трехфазные выпрямители, собранные по мостовой схеме. При этом конструктивное исполнение двигателей постоянного тока способствует тому, что необходимая мощность выпрямителей для цепи обмотки возбуждения намного меньше мощности выпрямителя для обмотки якоря. Однако, существуют также и недостатки регулирования частоты вращения двигателя изменением силы тока в цепи обмотки возбуждения. Основным недостатком является уменьшение быстродействия исполнения задаваемой скорости, другими словами, худшие динамические свойства автоматизированого электропривода. Для некоторых применений эти показатели являются не критичными, поэтому при проектировании следует руководствоваться требованиями к приводу в соответствии с техническим заданием.  Восстановление драйверов электродвигателей постоянного тока отличается от ремонта частотных преобразователей, используемых в системах управления асинхронными двигателями переменного тока, так как используется различный принцип управления и соответственно разная схемотехника.

Если технологический процесс включает необходимость изменения направления вращения двигателя(реверс), эта возможность также может быть выполнена одним из способов — в цепи обмотки якоря или обмотки возбуждения. Такая возможность реализуется изменением полярности управляющего постоянного напряжения или тока.

Время выполнения запроса: 0,00433397293091 секунд.

Пуск, торможение и регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока —

Пуск двигателей постоянного тока осуществляется с помощью специального пускового сопротивления, включенного в цепь якоря. Сопротивление пускового реостата подбирается так, чтобы пусковой ток был не более 200— 250% номинального и чтобы за период пуска двигателя реостат не перегревался. В процессе пуска величина сопротивления реостата постепенно уменьшается до 0. При данном способе пуска часть энергии расходуется па нагрев реостата.

Применяется и другой, более совершенный и экономичный способ — плавное повышение напряжения па зажимах двигателя. Этот способ возможен при наличии управляемого преобразователя.

Оба эти способа могут применяться и для регулирования частоты вращения двигателей.

Широкое распространение в электроприводе рудничных машин получил способ регулирования частоты вращения двигателя независимого возбуждения путем изменения величины напряжения, подводимого к зажимам якоря.

Схема простейшей системы Г — Д и ее характеристики приведены на рис. 8.2.

Приводной двигатель ПД (синхронный или асинхронный) вращает с постоянной частотой якори генератора Г и возбудителя 5. От возбудителя В питаются обмотки возбуждения двигателя ОВД и генератора ОВГ. Генератор подает напряжение непосредственно на якорь двигателя Д, который приводит в движение машину РМ.

Регулирование частоты вращения двигателя Д производится за счет изменения величины напряжения на зажимах якоря. Изменение величины напряжения достигается изменением величины магнитного потока генератора Г с помощью реостата R1. С помощью переключателя П возможно изменение направления магнитного потока возбуждения генератора Г, а значит полярности подаваемого на двигатель напряжения. Так достигается реверсирование двигателя Д.

Известно, что при изменении величины напряжения 2 можно получить любое количество искусственных характеристик двигателя Д, т. е. регулировать частоту вращения его в широких пределах.

Изменяя величину сопротивления R2 в обмотке возбуждения двигателя, получаем изменение величины магнитного потока Ф двигателя. В этом случае характеристики располагаются выше естественной характерна тики двигателя, т. е. частота вращения двигателя регулируется и в сторону увеличения ее но сравнению с номинальной.

Система Г — Д и ее варианты применяются для привода подъемных машин, экскаваторов, прокатных станов и др. Не недостатки: высокая первоначальная стоимость, относительно низкий к. п. д. и громоздкость.

Для привода горных машин получила применение система КУВ — Д. В этой системе источником питания двигателя служит кремниевый управляемый вентиль — тиристор. Изменение напряжения на зажимах якоря осуществляется путем изменения времени открывания тиристора.

На схеме (рис. 8.3, а) изображены двигатель постоянного тока Д с обмоткой независимого возбуждения ОВД, трансформатор Тр, группа тиристоров Т, блок управления ими БУ. График изменения средней величины напряжения ил на зажимах двигателя приведен на рис. 8.3, б.

Регулирование напряжения на зажимах якоря осуществляется путем изменения продолжительности пребывания тиристоров Т в закрытом состоянии t. Сигнал на открытие тиристора в проводящем направлении подается регулируемым блоком управления БУ.

При включении трансформатора Тр напряжение подается на аноды тиристоров. Когда на анод поступает отрицательная полуволна напряжения, тиристор закрыт. Во время подачи положительное полуволны тиристор будет закрыт еще некоторое время, пока с блока БУ не поступит сигнала на открывание его.

С момента подачи сигнала тиристор будет пропускать ток в течение времени 2, а затем снова закроется. Так будет происходить каждую положительную полуволну.

Изменение продолжительности нахождения тиристоров в открытом состоянии вызывает изменение среднего значения выпрямленного напряжения 1 л, подаваемого на зажимы якоря, благодаря чему возможно плавное регулирование частоты вращения электродвигателя.

Так как тиристоры имеют малые габариты и массу при большой мощности, высокий к. п. д., большой срок службы, в них отсутствуют движущиеся и нормально искрящие части, они получают все большее применение в электроприводе рудничных машин. Так, например, система КУВ — Д уже нашла применение в приводе горных комбайнов.

Регулирование частоты вращения, пуск, реверсирование и торможение электродвигателей постоянного тока

В зависимости от способа регулирования частоты вращения получаются различные искусственные механические характеристики.

При введении резисторов в цепь якоря у двигателей с независимым и параллельным возбуждением магнитный поток не изменяется, следовательно, остается постоянной частота вращения идеального холостого хода n_x, но значение сопротивления вводимого резистора оказывает большое влияние на наклон механической характеристики, так как возрастает угловой коэффициент:

Изменение сопротивления цепи якоря для двигателя с последовательным возбуждением приведет к смещению характеристики вниз в сторону уменьшения n.

Магнитный поток электродвигателей можно изменить введением дополнительного резистора в цепь обмотки возбуждения, причем уменьшаются ток возбуждения и магнитный поток двигателя.

Изменение магнитного потока приводит к увеличению частоты вращения идеального холостого хода и изменению наклона механической характеристики у двигателей с независимым, параллельным и смешанным возбуждением.

Действительно, если Ф = Ф0, то для естественной характеристики

Изменение питающего цепь якоря напряжения при неизменном напряжении в цепи независимой обмотки возбуждения приводит у двигателей с независимым возбуждением к изменению частоты вращения идеального холостого хода при неизменном наклоне характеристики.

Анализируя полученные механические характеристики электродвигателей постоянного тока, можно установить, что при одном и том же моменте на валу электродвигателя частота вращения его на разных характеристиках будет различной. Поэтому частоту вращения электродвигателей регулируют способами, используемыми для получения искусственных характеристик. Различают параметрическое и импульсное регулирование.

При параметрическом способе изменяется какой-либо параметр, который далее остается неизменным. Импульсное регулирование характеризуется периодическим ступенчатым изменением какого-либо параметра с определенной частотой.

Каждому из параметрических способов присущи свои особенности, определившие область их применения.

Введение резистора в цепь якоря приводит к уменьшению частоты вращения, причем эффективность регулирования тем больше, чем больше нагружен двигатель. Способ не экономичен из-за больших потерь энергии в дополнительном резисторе, но все же используется вследствие его простоты.

Введение резистора в цепь обмотки возбуждения приводит к увеличению частоты вращения. Этот способ экономичен, так как ток возбуждения составляет 2—5 % тока якоря и потери в резисторе невелики. Однако этот способ не позволяет получить частоту вращения двигателя меньше номинальной.

Изменение приложенного к якорю напряжения — наиболее удачный способ регулирования. Он экономичен и допускает регулирование частоты вращения в достаточно широких пределах при любых значениях нагрузки, но требует автономных источников питания с широким диапазоном изменения напряжения. Поэтому его целесообразно применять для электроприводов с частыми пусками и большим диапазоном регулирования частоты вращения электродвигателя (рулевые электроприводы, электроприводы оперативных лебедок земснарядов, гребные электрические установки и т. п.). Автономным источником питания может служить генератор постоянного тока с независимым возбуждением. Напряжение можно регулировать с помощью управляемого выпрямителя или магнитного усилителя.
Из импульсных способов регулирования двигателей постоянного тока наиболее широкое распространение получил способ изменения времени включения приложенного к якорю напряжения при постоянной частоте включения. Этот способ называется широтно-импульсным. Среднее значение приложенного к якорю напряжения

Импульсное регулирование электродвигателей постоянного тока является перспективным для тех электроприводов, для которых применяется регулирование изменением приложенного к якорю напряжения. Основным недостатком этого способа является большое число включений, приводящих к появлению больших переходных токов и требующих специальной аппаратуры.

Пуск электродвигателей постоянного тока. Как известно из курса электротехники, вращающий момент электродвигателя при пуске

При пуске все дополнительные резисторы в цепях независимой и параллельной обмоток возбуждения должны быть введены и последовательная обмотка не шунтирована.

Отечественная промышленность изготовляет электродвигатели, пусковой ток которых по условиям коммутации должен удовлетворять неравенству I_я.п≤2,5I_я.ном.

При этом наибольший пусковой момент двигателей с независимым и параллельным возбуждением при Ф = const будет также М_п≤2,5М_ном.

При таком же пусковом токе у двигателей со смешанным и последовательным возбуждением пусковой момент будет несколько больше вследствие увеличения магнитного потока, создаваемого последователь ной обмоткой, по сравнению с номинальным.

По мере увеличения частоты вращения двигателя растет противо- э.д.с., что приводит к уменьшению тока якоря

Для обеспечения наиболее быстрого разгона двигателя необходимо поддерживать при пуске момент и ток якоря в определенных пределах.

Различают следующие способы пуска электродвигателей постоянного тока: прямой, с ограничением пусковых токов вследствие изменения сопротивления цепи якоря и импульсный.

Прямой пуск осуществляется непосредственно включением двигателя на полное напряжение сети при отсутствии добавочных элементов в цепях якоря и возбуждения. Преимуществами этого способа являются его простота и отсутствие дополнительной пусковой аппаратуры, недостатком — большой ток в цепи якоря в первоначальный момент пуска, что вызывает искрение на коллекторе, возникновение значительного момента на валу двигателя и колебания напряжения в судовой сети. Прямой пуск применяют для двигателей постоянного тока мощностью не более 1,5 кВт.

Параметрический пуск основан на предварительном изменении какого-либо параметра двигателя, ограничивающего пусковой ток, с последующим его приведением в процессе пуска к значению соответствующему номинальному режиму.

Для двигателей небольшой мощности применяют пуск с помощью реактора L, включенного последовательно в цепь якоря двигателя (рис. 2.4, а). При правильно подобранной индуктивности реактора время нарастания тока, определяемое электромагнитной постоянной времени электрической цепи,

T = (L_я+L)/R_я

соизмеримо с временем разгона электродвигателя, что значительно снижает пик пускового тока. Недостатками этого способа являются большие габаритные размеры и масса пускового реактора.

Наибольшее применение получил реостатный способ пуска, при этом способе в цепь якоря для ограничения пусковых токов включают дополнительный реостат (рис. 2.4, б), состоящий из трех-четырех резисторов. По мере разгона электродвигателя секции реостата поочередно закорачивают.

В некоторых случаях пользуются способом пуска, основанным на ступенчатом или плавном изменении напряжения, приложенного к якорю двигателя, от нуля до номинального значения. Этот способ возможен при питании якоря электродвигателя от отдельного источника с регулируемым напряжением. В качестве такого источника могут быть использованы генератор постоянного тока с независимым возбуждением, регулируемый трансформатор с выпрямителем, трансформатор с управляемым выпрямителем.

При импульсном пуске, так же как и при импульсном регулировании частоты вращения, может быть использован как широтно-импульсный, так и частотно-импульсный способ. В том и другом случае пуск осуществляется изменением скважности от нуля до номинального значения.

Реверсирование электродвигателей постоянного тока. Реверсирование— изменение направления вращения на противоположное. Для реверсирования необходимо изменить направление вращающего момента М = С_мФI_я, что возможно осуществить изменением направления тока в якоре электродвигателя или изменением направления магнитного потока путем изменения направления тока в обмотках возбуждения.

Для двигателей с независимым и параллельным возбуждением предпочтительнее первый способ по сравнению со вторым по сле-дующим причинам:

во-первых, при размыкании обмотки возбуждения, предшествующем ее переключению, возникает значительная э. д. с. самоиндукции

во-вторых, при реверсировании двигатель сначала необходимо остановить, а затем он начинает вращаться в обратную сторону. Но уменьшение магнитного потока вызовет не уменьшение, а увеличение частоты вращения.

Для двигателей со смешанным возбуждением реверсирование изменением направления магнитного потока еще более затруднено по сравнению с двигателем с параллельным возбуждением, так как у него необходимо переключать две обмотки возбуждения. Для двигателей с последовательным возбуждением оба способа равноценны.

Торможение электродвигателей постоянного тока. При режиме торможения электромагнитный момент на валу электродвигателя направлен в сторону, противоположную направлению вращения.

Режимы торможения используются, когда необходимо: остановить электропривод, вращающийся по инерции; остановить электропривод, вращающийся под действием момента, создаваемого рабочей машиной, например: под действием опускаемого подъемным краном груза; замедлить вращение электропривода при воздействии момента, создаваемого рабочей машиной.

Чтобы осуществить режим торможения электродвигателя, нужно изменить направление вращающего момента на его валу, при этом двигатель переходит в генераторный режим работы. В зависимости от использования энергии различают три вида торможения: рекуперативное, динамическое и противовключением. Рекуперативное торможение сопровождается возвратом энергии в питающую сеть. При динамическом торможении и торможении противовключением энергия превращается в тепловую в элементах цепи якоря двигателя.

Торможение с отдачей энергии в сеть, или рекуперативное торможение, наступает, тогда, когда электродвигатель под действием момента рабочей машины (идущий под уклон железнодорожный состав, опускающийся на подъемном кране груз) разгоняется до частоты вращения, превышающей частоту вращения идеального холостого хода. В этом случае э.д.с. якоря будет больше напряжения в сети, ток изменит свое направление и машина будет работать в режиме генератора, отдавая энергию в сеть. При этом направление вращения двигателя не изменится. Механическая характеристика двигателя с параллельным возбуждением О (рис. 2.5) при торможении с отдачей энергии в сеть будет являться продолжением характеристики

Рис. 2.5. Механические характеристики двигателя постоянного тока при рекуперативном торможении

У двигателей со смешанным возбуждением при переходе в режим торможения ток в последовательной обмотке меняет свое направление, и поэтому она противодействует параллельной обмотке, размагничивая машину и уменьшая момент торможения (штриховая линия). Во избежание этого последовательную обмотку закорачивают или отключают (характеристика I).

Двигатели с последовательным возбуждением не могут работать в режиме торможения с отдачей энергии в сеть, так как с увеличением частоты вращения ток двигателя уменьшается и он размагничивается. Его э.д.с. никогда не может быть больше напряжения в сети.
Динамическое торможение осуществляют отключением якоря от сети и замыканием его на резистор. Различают два вида динамического торможения: с независимым возбуждением и с самовозбуждением.

При торможении двигателей с независимым и параллельным возбуждением применяют торможение с независимым возбуждением (рис. 2.6, а).

В этом случае якорь Двигателя отключается от питающей сети и включается на тормозной резистор R1, обмотка возбуждения остается включенной в сеть.

У двигателя со смешанным возбуждением последовательная обмотка отключается или закорачивается.

Торможение двигателя с последовательным возбуждением при питании обмотки возбуждения от сети (рис. 2.6, б) более эффективно, чем торможение с самовозбуждением (рис. 2.6, в), однако для ограничения тока в обмотке необходимо ее подключать через дополнительный резистор R2, мощность рассеяния которого должна равняться мощности электродвигателя

Уравнение механической характеристики при динамическом торможении (при U = 0)

При самовозбуждении в связи с изменением магнитного потока характеристика искривляется, а при некотором значении частоты вращения самовозбуждение и торможение двигателя прекращаются.

На рис. 2.6, г показаны механические характеристики для динамического торможения: 0 — для торможения с независимым возбуждением; 1 — для торможения с самовозбуждением. Штриховой линией показан участок, на котором торможение прекращается.

Торможение противовключением производится быстрым реверсированием двигателя по ходу, когда якорь по инерции продолжает вращаться в одном направлении, а обмотки включаются на противоположное. При этих режимах знаки пх и п противоположны, э. д. с. якоря двигателя совпадает по направлению с напряжением и ток якоря

Если двигатель предварительно работал с М₁>0 и n₁>0 на характеристике 1, то при торможении противовключением уравнение механической характеристики будет

Из рис. 2.7 видно, что при торможении противовключением в момент остановки двигателя (n = 0) момент на его валу не обращается в нуль. Поэтому после остановки двигатель может начать вращаться в обратную сторону. Во избежание этого двигатель после остановки должен быть отключен от сети.

Как управлять мотором постоянного тока

Способы регулирования частоты вращения двигателей оцени­ваются следующими показателями: плавностью регулирования; диапазоном регулирования, определяемым

Методы регулировки

Итак, различают три основных варианта регулирования скоростью:

1. Изменением напряжения сети. Меняя подводимое питание можно управлять частотой вращения двигателя;
2. Добавлением пускового реостата в цепь якоря. Регулируя сопротивление, можно уменьшить скорость вращения;
3. Управлением магнитного потока. Двигатели с электромагнитами дают возможность регулировать поток путем изменения тока возбуждения. Однако нижний предел ν min ограничен насыщением магнитной цепи двигателя, что не позволяет увеличивать в большой степени магнитный поток.

К каждому из вариантов соответствует определённая зависимость механических характеристик.

Методы регулирования применительны к двигателям с различными:

• типами возбуждения;
• величиной мощности.

На практике в современных электрических моторах, в связи с недостатками и ограниченности диапазонов, рассмотренные методы не всегда применяются.

Это еще связано с тем, что машины отличаются довольно небольшими КПД, и к тому же не позволяют плавно увеличивать или уменьшать частоту вращения.

Электронные же схемы управления с регуляторами частоты, работающими от аккумуляторной батареи на 12 В, напротив, широко используются. Например, они очень актуальны для управления низковольтными электродвигателями 12 вольт в приборах автоматики, детских игрушках, электрических велосипедах, аккумуляторных детских автомобилях.

Принципиальной особенностью метода является то, что ток в цепи якоря и момент, развиваемый электродвигателем, зависят лишь от величины нагрузки на его валу. Регулировка осуществляется с помощью регулятора оборотов электродвигателя.

В течение очень долгого времени тиристорные преобразователи являлись единственным коммерчески доступными регуляторами двигателей. К слову сказать, они по-прежнему самые распространенные на сегодняшний день. Однако с появлением силовых транзисторов стали наиболее популярными регуляторы оборотов двигателя постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией. Приведём для примера ниже схему, работающую от источника постоянного тока 12 В.

Схема на практике даёт возможность, к примеру, увеличивать либо уменьшать яркость свечения ламп накаливания на 12 вольт.

Последовательно-параллельное управление используется в ситуациях, когда два или более агрегата постоянного тока соединены механически. Схема с последовательным соединением электродвигателей, в которой общее напряжение делится на всех, используется для низкоскоростных приложений. Схема с параллельным соединением машин, имеющих одинаковое напряжение, используется в высокоскоростных применениях.

Источник: http://electricdoma.ru/elektrodvigateli/regulirovanie-skorosti-dvigatelya-postoyannogo-toka/

Описание 4 схем регуляторов оборотов электродвигателя

Первая схема

На транзисторе VT1 (однопереходном) реализован генератор пилообразного напряжения (частота 150 Гц). Операционный усилитель DA1 играет роль компаратора, создающего ШИМ на базе транзистора VT2. В результате получается ШИМ регулятор оборотов двигателя.

Изменяют скорость вращения переменным резистором R5, который меняет длительность импульсов. Так как, амплитуда ШИМ импульсов постоянна и равна напряжению питания электродвигателя, то он никогда не останавливается даже при очень малой скорости вращения.

Вторая схема

Она схожа с предыдущей, но в роли задающего генератора применен операционный усилитель DA1 (К140УД7).

Этот ОУ функционирует как генератор напряжения вырабатывающий импульсы треугольной формы и имеющий частоту 500 Гц. Переменным резистором R7 выставляют частоту вращения электродвигателя.

Третья схема

Она своеобразная, построена на она на популярном таймере NE555. Задающий генератор действует с частотой 500 Гц. Ширина импульсов, а следовательно, и частоту вращения двигателя возможно изменять от 2 % до 98 %.

Слабым местом во всех вышеприведенных схемах является, то что в них нет элемента стабилизации частоты вращения при увеличении или уменьшении нагрузки на валу двигателя постоянного тока. Разрешить эту проблему можно с помощью следующей схемы:

Как и большинство похожих регуляторов, схема этого регулятора имеет задающий генератор напряжения, вырабатывающий импульсы треугольной формы, частота которых 2 кГц. Вся специфика схемы — присутствие положительной обратной связи (ПОС) сквозь элементы R12,R11,VD1,C2, DA1.4, стабилизирующей частоту вращения вала электродвигателя при увеличении или уменьшении нагрузки.

При налаживании схемы с определенным двигателем, сопротивлением R12 выбирают такую глубину ПОС, при которой еще не случаются автоколебания частоты вращения при изменении нагрузки.

Источник: http://fornk.ru/853-podborka-sxem-regulyatora-oborotov-dvigatelya-postoyannogo-toka/

Регулировка оборотов электродвигателя 220В, 12В и 24В

Для плавности увеличения и уменьшения скорости вращения вала существует специальный прибор – регулятор оборотов электродвигателя 220в. Стабильная эксплуатация, отсутствие перебоев напряжения, долгий срок службы – преимущества использования регулятора оборотов двигателя на 220, 12 и 24 вольт.

Способы изменения вращения зависят от модели электрической машины. Характеристики электрических машин отличаются: постоянного и переменного тока, однофазные, трехфазные. Поэтому говорить нужно о каждом случае отдельно.

Источник: http://avtika.ru/regulirovka-chastoty-vrascheniya-dvigatelya-postoyannogo-toka-shema/

Регулирование скорости оборотов двигателя постоянного тока

С точки зрения регулирования скоростью вращения электродвигателей, интересно уравнение для электромеханических характеристик, соответствующее Второму закону Кирхгофа:

ω = U/C×Φ – ΥЯ /( C×Φ) 3 ×M

При описании технических характеристик электродвигателя скорость, выражаемая оборотами в минуту, зачастую называется частотой вращения ν по известному соотношению:

ω = 2p/T = 2pn

Поэтому эти две разноименные величины часто применяются в одном и том же смысле. Скорость w (частота ν) находится в прямой зависимости от напряжения питания U и в обратной от магнитного потока Ф. Исходя из приведенной выше формулы, возникает вывод, что скоростью можно управлять, регулируя сопротивление якоря, магнитный поток и напряжение питания.

Источник: http://oxotnadzor.ru/regulyator-chastoty-vrashcheniya-dlya-dvigatelya-postoyannogo-toka/

Что такое тепловизор?

Устройства осуществляют тепловизионный контроль электрооборудования, находящегося под напряжением. Тепловизор определяет места сильного нагрева или его отсутствия. Прибор для тепловизионного обследования электрооборудования состоит из блоков электроники, питания, инфракрасного детектора и объектива.

Назначение и классификация. Якорно-швартовные устройства, предназначенные для выполнения операций по постановке судна на якорь, съемки с якоря, швартовки, различаются: по расположению основного вала — шпили и брашпили, по выполняемым операциям — якорные, швартовные и якорно-швартовные. Брашпили предназначены для якорных и швартовных операций, шпили могут быть якорными, швартовными и якорно-швартовными. Для швартовных операций часто устанавливают специальные швартовные лебедки. Электроприводы этих механизмов различают по системе электропривода (контроллерные, контакторные, Г-Д), по роду тока, по степени автоматизации (обычные и автоматизированные).

На рис. 1, а представлена кинематическая: схема шпиля. Вращение электродвигателя 1 через червячный редуктор 2 передается вертикальному валу, на верхнем конце которого укреплен швартовный барабан 3, имеющий ленточный тормоз и стопор. В электроприводе брашпиля (рис. 1, б) вращение двух исполнительных двигателей 1 через цилиндрический редуктор 3 передается валу с двумя швартовными барабанами 4, далее — через цилиндрическую пару — валу цепных звездочек 6. 

Судовая светотехника занимается изучением комплекса вопросов, связанных с созданием источников света, осветительных приборов, а также проектированием и эксплуатацией судовых осветительных установок с учетом их специфики.

Источники света в судовых осветительных установках — лампы накаливания и газоразрядные лампы высокого и низкого давления (табл. 1).

В лампах накаливания (ЛН) электрическая энергия превращается в тепловую путем нагревания вольфрамовой нити электрическим током. Тепловая энергия нагретой до 2400—3000°К нити излучается в виде тепловых и световых лучей. На долю видимых лучей приходится в лучшем случае 3% затраченной энергии. Для нормальной осветительной лампы 15 Вт эта величина равна 1,1%, а для лампы 1500 Вт — 2,8%. Остальная энергия тратится, преимущественно, на тепловые потери.

Источник: http://electroengineer.ru/2012/11/blog-post_1.html

Детали регуляторов вращения электродвигателей

В данных схемах возможно применить следующие замены радиодеталей: транзистор КТ817Б — КТ815, КТ805; КТ117А возможно поменять КТ117Б-Г или 2N2646; Операционный усилитель К140УД7 на К140УД6, КР544УД1, ТL071, TL081; таймер NE555 — С555, КР1006ВИ1; микросхему TL074 — TL064, TL084, LM324.

При использовании более мощной нагрузки, ключевой транзистор КТ817 возможно поменять мощным полевым транзистором, например, IRF3905 или ему подобный.

Радиоаматор, 4/2008

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

LM324 NE555 Регулятор оборотов 2014-04-30

С тегами: LM324 NE555 Регулятор оборотов

Источник: http://fornk.ru/853-podborka-sxem-regulyatora-oborotov-dvigatelya-postoyannogo-toka/

Для того чтобы подобрать эффективный регулятор необходимо учитывать характеристики прибора, особенности назначения.

1. Для коллекторных электродвигателей распространены векторные контроллеры, но скалярные являются надёжнее.
2. Важным критерием выбора является мощность. Она должна соответствовать допустимой на используемом агрегате. А лучше превышать для безопасной работы системы.
3. Напряжение должно быть в допустимых широких диапазонах.
4. Основное предназначение регулятора преобразовывать частоту, поэтому данный аспект необходимо выбрать соответственно техническим требованиям.
5. Ещё необходимо обратить внимание на срок службы, размеры, количество входов.

Устройство симистр (триак) используется для регулирования освещением, мощностью нагревательных элементов, скоростью вращения.

Схема контроллера на симисторе содержит минимум деталей, изображенных на рисунке, где С1 – конденсатор, R1 – первый резистор, R2 – второй резистор.

С помощью преобразователя регулируется мощность методом изменения времени открытого симистора. Если он закрыт, конденсатор заряжается посредством нагрузки и резисторов. Один резистор контролирует величину тока, а второй регулирует скорость заряда.

Когда конденсатор достигает предельного порога напряжения 12в или 24в, срабатывает ключ. Симистр переходит в открытое состояние. При переходе напряжения сети через ноль, симистр запирается, далее конденсатор даёт отрицательный заряд.

Источник: http://electricvdele.ru/elektrooborudovanie/elektrodvigateli/regulirovka-oborotov-elektrodvigatelya-220v-i-12v-kak-umenshit-uvelichit.html

Измерения

Понятно, что число оборотов нужно как-то определять. Для этого используют тахометры. Они показывают число вращения на данный момент. Обычным мультиметром просто так измерить скорость не получится, разве что на автомобиле.

Как видно, на электрических машинах можно менять различные параметры, подстраивая их под нужды производства и домашнего хозяйства.

Источник: http://electricvdele.ru/elektrooborudovanie/elektrodvigateli/regulirovka-oborotov-elektrodvigatelya-220v-i-12v-kak-umenshit-uvelichit.html

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением (независимым): принцип работы

Содержание

1. Характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением
2. Сферы применения двигателя
3. Регулирование частоты вращения
4. Двигатель с независимым возбуждением

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением – это электродвигатель, у которого обмотки якоря и возбуждения подключаются друг к другу параллельно. Часто по своей функциональности он превосходит агрегаты смешанного и последовательного типов в случаях, если необходимо задать постоянную скорость работы.

Характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Формула общего тока, идущего от источника, выводится согласно первому закону Кирхгофа и имеет вид: I = I_я + I_в, где I_я  — ток якоря, I_в – ток возбуждения, а I – ток, который двигатель потребляет от сети. Следует отметить, что при этом I_в не зависит от I_я, т.е. ток возбуждения не зависит от нагрузки. Величина тока в обмотке возбуждения меньше тока якоря и составляет примерно 2-5% от сетевого тока.

В целом, данные электродвигатели отличаются следующими весьма полезными тяговыми параметрами:

• Высокая экономичность (поскольку ток якоря не проходит через обмотку возбуждения).
• Устойчивость и непрерывность рабочего цикла при колебаниях нагрузки в широких пределах (т.к. величина момента сохраняется даже в случае изменения числа оборотов вала).

При недостаточном моменте пуск осуществляется посредством перехода на смешанный тип возбуждения.

Сферы применения двигателя

Поскольку частота вращения подобных двигателей остается почти постоянной даже при изменении нагрузки, а также может изменяться при помощи регулировочного реостата, они широко применяются в работе с:

• вентиляторами;
• насосами;
• шахтными подъемниками;
• подвесными электрическими дорогами;
• станками (токарными, металлорежущими, ткацкими, печатными, листоправильными и пр.).

Таким образом, этот вид двигателей в основном используется с механизмами, требующими постоянства скорости вращения или ее широкой регулировки.

Регулирование частоты вращения

Регулирование скорости – это целенаправленное изменение скорости электродвигателя в принудительном порядке при помощи специальных устройств или приспособлений. Оно позволяет обеспечить оптимальный режим работы механизма, его рациональное использование, а также уменьшить расход энергии.

Существует три основных способа регулирования скорости двигателя:

1. Изменение магнитного потока главных полюсов. Осуществляется при помощи регулировочного реостата: при увеличении его сопротивления магнитный поток главных полюсов и ток возбуждения I_в уменьшаются. При этом увеличивается число оборотов якоря на холостом ходу, а также угол наклона механической характеристики. Жесткость механических характеристик сохраняется. Однако увеличение скорости может привести к механическим повреждениям агрегата и к ухудшению коммутации, поэтому не рекомендуется увеличивать частоту вращения этим методом более чем в два раза.
2. Изменение сопротивления цепи якоря. К якорю последовательно подключается регулировочный реостат. Скорость вращения якоря уменьшается при увеличении сопротивления реостата, а наклон механических характеристик увеличивается. Регулировка скорости вышеуказанным способом:

• способствует уменьшению частоты вращения относительно естественной характеристики;
• связана с большой величиной потерь в регулировочном реостате, следовательно, неэкономична.

1. Безреостатное изменение подаваемого на якорь напряжения. В этом случае необходимо наличие отдельного источника питания с регулируемым напряжением, например, генератора или управляемого вентиля.

Двигатель с независимым возбуждением

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения как раз и реализует третий принцип регулирования скорости. Его отличие в том, что обмотка возбуждения и магнитное поле главных полюсов подключаются к разным источникам. Ток возбуждения является неизменной характеристикой, а магнитное поле меняется. При этом изменяется число оборотов вала на холостом ходу, жесткость характеристики остается прежней.

Таким образом, принцип работы дпт с независимым возбуждением является достаточно сложным вследствие независимой работы двух источников, тем не менее, его главное преимущество – большая экономичность.

Регулирование скорости вращения коллекторного двигателя постоянного тока

Двигатели постоянного тока и мотор-редукторы, созданные на их основе, нуждаются в надежной системе управления скоростью вращения вала. Простым и удобным методом решения проблемы является применение широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Способ основан на преобразовании постоянного напряжения в импульсное. При этом управление частотой вращения осуществляют путем изменения длительности подающегося импульса.

Например, по такому же принципу используют ШИМ схему в осветительных приборах для регулировки яркости свечения светодиодных ламп. Так как у светодиода небольшое время затухания частота работы устройства регулирования имеет большое значение. Качественные приборы должны полностью исключать мерцание при пониженной яркости свечения.

Управление двигателями постоянного тока методом ШИМ стало возможным благодаря силе инерции. После прекращения подачи напряжения на обмотки вал электродвигателя останавливается не сразу, продолжая движение по инерции. Путем кратковременной подачи напряжения с определенным периодом можно добиться плавного регулирования скорости вращения вала. При этом главным регулирующим параметром является размер паузы между импульсами.

Применение устройства управления для двигателя постоянного тока

Этот метод управления двигателем постоянного тока позволяет плавно изменять скорость вращения вала в широких пределах. ШИМ делает возможным изменение параметров работы двигателя в автоматическом режиме в соответствии с установленными данными. Необходимую информацию регулятор оборотов коллекторного двигателя получает от пользователя или специального датчика, который определяет, температуру, скорость вращения или любой другой параметр. Например, в воздушных системах охлаждения регулятор оборотов изменяет скорость вращения вентилятора на основе данных, полученных от датчика температуры. Это позволяет автоматически замедлять скорость потока воздуха при низкой температуре и увеличивать при высокой.

Схема управления коллекторным двигателем постоянного тока

Простую схему управления двигателем постоянного тока можно собирать из полевого транзистора. Он играет роль электронного ключа, который переключает схему питания двигателя после подачи напряжения на базу. Электронный ключ остается открытым на время, соответствующее длительности импульса.

ШИМ сигнал характеризуют коэффициентом заполнения, который равен обратной величие скважности. Коэффициент заполнения равен отношению продолжительности импульса к периоду его подачи. Скорость движения вала двигателя будет пропорциональна значению коэффициента заполнения. Поэтому, если частота ШИМ сигнала слишком низкая для обеспечения стабильной работы, то вал двигателя будет вращаться заметными рывками. Чтобы гарантировать плавное регулирование и стабильную работу частота должна превышать сотни герц.

Оптимальные значения частоты ШИМ сигнала

Частота может варьироваться в широких пределах от нескольких десятков до нескольких сотен герц. Благодаря емкостной нагрузке происходит сглаживание импульсов. В итоге на двигатель подается «постоянное» напряжение средней величины в зависимости от параметров управляющей системы. Например, если двигатель получает питание от сети напряжением 10В, и к нему подключить регулятор с длительностью импульса равной половине периода подачи, то эффект будет таким же, как при подаче 5В на двигатель напрямую.

Сложности при ШИМ регулировании скорости двигателя постоянного тока

ШИМ является популярным методом регулирования аналоговым напряжением в различных схемах. При использовании этого способа регулирования пользователь может столкнуться с непредсказуемым поведением двигателя. Например, вал может начать вращение в обратную сторону. Это происходит при низких емкостных нагрузках. В коллекторных двигателях в процессе работы происходит постоянное переключение обмоток якоря. Когда подключают регулятор, начинает происходить отключение и включение питание с определенной частотой. Дополнительная коммутация в сочетании с коллекторной может привести к проблемам с эксплуатацией двигателя. Поэтому устройства управления с ШИМ регулированием двигателя должны быть тщательно продуманы и проработаны.

Также причиной нестабильной работы электродвигателя может стать факт влияния силы тока на скорость вращения ротора, которая находится в зависимости от уровня приложенного напряжения. Проблемы могут возникнуть при эксплуатации двигателей на малой скорости по отношению к номинальному значению.

Например, у пользователя есть двигатель, который при номинальном напряжение вращает ротор со скоростью 10об/сек. Чтобы понизить скорость до 1 об/сек недостаточно просто снизить напряжение до 1В. Подобрать подходящее значение подаваемого напряжения сложно и если пользователю и удастся, то при незначительном изменении условий эксплуатации скорость снова изменится.

Решением проблемы является применение системы автоматического регулирования или кратковременное включение электродвигателя на полную мощность. Движение ротора будет происходить рывками, но при правильно подобранной частоте и длительности подаваемых импульсов можно сделать вращение более стабильным. Так, добиваются устойчивого движения вала электродвигателя с любой скоростью, которая не будет меняться в зависимости от нагрузки.

Реализация ШИМ

Многие модели современных ПЛК контроллеров предоставляют возможность организации ШИМ. Но иногда доступных каналов оказывается недостаточно и приходится использовать программу обработки прерывай.

Алгоритм реализации ШИМ:

1. В начале каждого импульса ставим единицу и ждем повышения значения до заданного уровня.
2. Сбрасываем линию на ноль.

Длительность импульса легче отследить с определенной периодичностью или ступенями. Например, десять регулировочных ступеней соответствуют 10% от максимального значения. Прежде всего необходимо определиться с частотой импульсов и количеств ступеней регулирования. Далее, умножают полученные значения. Результат произведения даст необходимую частоту прерываний таймера.

При желании можно выбрать подходящую частоту таймера или количество ступеней регулирования и путем расчетов находят необходимую частоту импульсов.

Так же по теме регулирования скорости коллекторного двигателя предлагаем статью «Управление коллекторным двигателем постоянного тока методом ШИМ»

Как управляются двигатели постоянного тока? — Контроль скорости двигателей постоянного тока

постоянного тока питаются от постоянного тока. Они имеют широкий спектр применения в таких продуктах, как бытовая техника, автомобили и фабрики. Можно сказать, что они играют жизненно важную роль в нашей жизни.

Однако многие пользователи выражают неуверенность в том, как управлять скоростью двигателей постоянного тока. На этой странице представлено простое введение в то, как это делается.

Что такое двигатель постоянного тока?

Во-первых, электродвигатель — это машина, которая использует электричество для вращения вала, тем самым преобразуя электрическую энергию в механическую.Электродвигатели в общих чертах делятся на следующие три типа.

• Двигатели постоянного тока
• Двигатели переменного тока
• Шаговые двигатели

переменного тока приводятся в движение переменным током, а шаговые двигатели — импульсами электроэнергии. С другой стороны, двигатели постоянного тока питаются от постоянного тока и имеют следующие особенности.

• Высокий пусковой момент и возможность вращения на высоких скоростях
• Мощность двигателя пропорциональна приложенному напряжению

подразделяются на щеточные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока.Щеточные двигатели постоянного тока имеют катушки в роторе и изменяют способ протекания тока через катушки на основе механизма, использующего коммутаторы и щетки. Щеточные двигатели постоянного тока генерируют электрический и акустический шум и требуют частого обслуживания, поскольку их щетки и коммутатор являются расходными частями. Но они также имеют простую конструкцию и могут работать без электронной схемы привода, если регулирование скорости не требуется.

Бесщеточный двигатель постоянного тока, напротив, избавляет от необходимости в коммутаторе и щетках за счет наличия постоянного магнита в роторе.Это, однако, означает, что они требуют схемы возбуждения. Они также отличаются низкими эксплуатационными расходами, бесшумной работой и долгим сроком службы.

Характеристики двигателей постоянного тока

В отличие от двигателей переменного тока, двигатели постоянного тока очень просты в использовании из-за легкости изменения их скорости. Итак, как этого добиться на практике? Следующее объяснение начинается с рассмотрения характеристик двигателя постоянного тока.

Характеристики двигателя постоянного тока представлены кривой крутящего момента-скорости, которая наклоняется вниз вправо, с крутящим моментом в качестве горизонтальной оси и скоростью в качестве вертикальной оси.Скорость максимальна при отсутствии нагрузки, она снижается вправо до достижения максимального крутящего момента при нулевой скорости.

Крутящий момент и скорость меняются в зависимости от нагрузки, как показано этой кривой крутящего момента-скорости. Глядя на график ниже, давайте рассмотрим двигатель, вращающийся со скоростью ω0 с крутящим моментом T0. Если крутящий момент нагрузки затем увеличивается до T1, скорость двигателя будет следовать за крутящим моментом до новой скорости ω1. Аналогично, если крутящий момент нагрузки затем увеличивается до T2, скорость падает до ω2.

Крутящий момент и скорость двигателя постоянного тока

Взгляд на соотношение между крутящим моментом и током показывает, что они пропорциональны друг другу.Отношение между ними является постоянным для двигателя, причем соотношение остается неизменным независимо от изменений скорости двигателя или напряжения привода. Это означает, что измерения силы тока двигателя достаточно для определения крутящего момента двигателя.

Кривая крутящего момента-скорости двигателя постоянного тока и крутящего момента-тока

Что происходит при изменении напряжения привода?

Итак, что происходит с кривой крутящего момента-скорости при изменении напряжения, используемого для привода двигателя постоянного тока? На приведенном ниже графике показаны кривые крутящий момент-скорость для различных напряжений.Удвоение напряжения привода увеличивает вдвое как скорость двигателя без нагрузки, так и пусковой крутящий момент (крутящий момент, когда двигатель заблокирован в положении). Другими словами, увеличение напряжения сдвигает кривую крутящий момент-скорость параллельно вверх. Кривая крутящего момента-скорости для двигателя постоянного тока может быть отрегулирована по желанию путем изменения напряжения, подаваемого на двигатель.

Кривая напряжения и крутящего момента привода двигателя

Как заставить двигатель постоянного тока вращаться с необходимой скоростью

Теперь, учитывая эти характеристики, как можно вращать двигатель с требуемой скоростью при любом заданном моменте нагрузки?

Кривая крутящего момента двигателя постоянного тока преобразуется с изменениями напряжения привода.Это означает, что вышеуказанная цель может быть достигнута путем простой регулировки напряжения возбуждения. Если посмотреть на график ниже, если требуется вращение со скоростью ω1, когда крутящий момент нагрузки равен T0, например, напряжение привода V4 слишком низкое, что приводит к скорости ω2. Напряжение возбуждения V0 слишком велико, что приводит к скорости ω0. Однако управление двигателем при промежуточном напряжении V3 является правильным для достижения желаемой скорости ω1.

Напряжение и скорость привода двигателя

Регулируя таким образом напряжение привода, двигатель постоянного тока может вращаться с желаемой скоростью независимо от момента нагрузки.

Методы управления напряжением привода

Два способа регулировки напряжения привода: линейное управление и ШИМ-управление.

Линейное управление работает путем включения переменного резистора последовательно с двигателем и регулировки сопротивления для изменения напряжения на двигателе. Хотя в качестве последовательно подключенного переменного резистора можно использовать транзистор или другое полупроводниковое устройство, этот подход имеет низкую эффективность из-за большого количества тепла, выделяемого сопротивлением (полупроводник), и поэтому в наши дни он редко используется.

Альтернативный способ — управление ШИМ. Напряжение, подаваемое на двигатель, можно изменять путем включения и выключения полупроводникового переключателя (например, транзистора или полевого транзистора) на высокой скорости, при этом напряжение определяется шириной импульса включения и выключения. Высокая эффективность этого метода делает его наиболее распространенным в настоящее время.

Линейное управление

ШИМ-контроль

Контроль скорости двигателя

Использование этих методов позволяет гибко регулировать скорость двигателя постоянного тока.Однако требуется дополнительное управление, чтобы двигатель работал с постоянной скоростью. Это связано с тем, что момент нагрузки двигателя изменяется из-за самой нагрузки, а также других факторов, таких как температура, влажность и изменения во времени. Простое управление двигателем с постоянным напряжением приведет к колебаниям его скорости при изменении нагрузки.

Поддержание постоянной скорости, несмотря на переменную нагрузку, требует постоянной регулировки напряжения привода в ответ на эти изменения нагрузки.На приведенном ниже графике показан пример, в котором момент нагрузки для двигателя, работающего со скоростью ω0, уменьшается с T1 до T0, и в этом случае уменьшение напряжения привода до V0 поддерживает скорость двигателя на уровне ω0. Если вместо этого крутящий момент увеличивается до T2, поддержание постоянной скорости двигателя ω0 требует увеличения напряжения привода до V2.

Контроль скорости

Скорость измеряется датчиком, прикрепленным к двигателю. Вычисляется разница между измеренной и желаемой скоростью двигателя (погрешность скорости), и напряжение привода регулируется таким образом, что оно увеличивается, если скорость слишком низкая, и уменьшается, если скорость слишком высокая.Это позволяет поддерживать постоянную скорость двигателя. В то время как в прошлом для управления напряжением привода использовались операционные усилители или другие аналоговые схемы, в последние годы использование микрокомпьютеров стало нормой.

Принципиальная схема управления скоростью двигателя постоянного тока

Схема управления скоростью бесщеточного двигателя постоянного тока

1. Датчик скорости

   Выводит сигнал, указывающий скорость двигателя. Для этого используются датчики на эффекте Холла, энкодеры и тахогенераторы.

2. Цепь определения скорости

   Рассчитывает скорость двигателя по сигналу датчика скорости.

3. Задание скорости

   Выводит заданную скорость двигателя.

4. Компаратор

   Вычисляет разницу между заданной скоростью и измеренной скоростью.

5. Схема расчета управляющего напряжения

   Рассчитывает напряжение привода двигателя на основе вычисленной ошибки скорости.

6. Цепь привода

   Схема, которая регулирует напряжение, подаваемое на двигатель, в соответствии с сигналом напряжения привода.

Двигатель постоянного тока может достигать стабильной работы, контролируя его скорость, чтобы оставаться постоянной независимо от изменений нагрузки.Эти двигатели также подходят для самых разных методов управления, которые можно реализовать с помощью микрокомпьютера. Двигатели постоянного тока находят применение во многих различных приложениях, в которых используется простота управления.

Двигатели постоянного тока: простые в использовании двигатели с простой регулировкой скорости

постоянного тока питаются от постоянного тока, и, в отличие от двигателей переменного тока, их скорость легко регулируется. Характеристики двигателя постоянного тока представлены его кривой крутящего момента-скорости, в которой скорость и крутящий момент нагрузки обратно пропорциональны.Эта кривая крутящего момента-скорости транслируется с изменениями напряжения привода. Соответственно, регулируя напряжение, подаваемое на двигатель постоянного тока, можно заставить его работать с любой скоростью независимо от момента нагрузки.

Для изменения напряжения привода двигателя можно использовать линейное или ШИМ-управление. ШИМ-управление стало преобладать в последние годы из-за его превосходной эффективности. ШИМ-управление изменяет напряжение путем включения и выключения полупроводникового переключателя с высокой скоростью таким образом, чтобы изменение ширины импульса включения и выключения изменяло напряжение.

Преодоление проблем с бесщеточными двигателями постоянного тока

ASPINA поставляет не только автономные бесщеточные двигатели постоянного тока, но и системные продукты, которые включают системы привода и управления, а также механическую конструкцию. Они подкреплены всесторонней поддержкой, которая простирается от прототипирования до коммерческого производства и послепродажного обслуживания.
ASPINA может предложить решения, адаптированные к функциям и характеристикам, требуемым для различных отраслей промышленности, приложений и продуктов клиентов, а также для конкретных производственных условий.

ASPINA поддерживает не только клиентов, которые уже знают свои требования или спецификации, но и тех, кто сталкивается с проблемами на ранних этапах разработки. Вы боретесь со следующими проблемами?

Выбор двигателя

• У вас еще нет подробных спецификаций или чертежей, но нужна консультация по двигателям?
• У вас нет сотрудников, имеющих опыт работы с двигателями, и вы не можете определить, какой двигатель лучше всего подойдет для вашего нового продукта?

Разработка двигателей и связанных с ними компонентов

• Хотите сосредоточить свои ресурсы на основных технологиях и передать на аутсорсинг приводные системы и разработку двигателей?
• Хотите сэкономить время и силы, связанные с изменением конструкции существующих механических компонентов при замене двигателя?

Уникальное требование

• Нужен нестандартный двигатель для вашего продукта, но ваш обычный поставщик отказался от него?
• Не можете найти двигатель, который дает вам необходимый контроль, и вот-вот теряете надежду?

Ищете ответы на эти проблемы? Свяжитесь с ASPINA, мы здесь, чтобы помочь.

Ссылки на глоссарий и страницы часто задаваемых вопросов

Управление скоростью двигателя постоянного тока с использованием Arduino и PWM с программой и схемой

Управление скоростью двигателя постоянного тока с использованием Arduino и PWM

Управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью интерфейса ПК — это простой проект, сделанный своими руками. В этом проекте скорость двигателя постоянного тока контролируется путем отправки команды через ПК. Arduino напрямую подключается к ПК через USB-кабель, и команда подается на Arduino на последовательном мониторе Arduino IDE.

Двигатель подключен к транзистору, а база транзистора подключена к выводу PWM Arduino, и скорость двигателей изменяется в соответствии с сигналом PWM, поступающим от Arduino.

Управление двигателем постоянного тока Arduino — Работает

Arduino подключается к ПК через USB-кабель. Мы можем отправить команду на ПК на последовательном мониторе. Мы можем изменить скорость двигателя от 0 до 9. Когда 0 посылается через Serial Monitor, двигатель работает на минимальной скорости (то есть нулевой). Когда скорость изменяется от 1 до 9, скорость увеличивается, при этом значение 9 устанавливается как максимальная скорость двигателя.

ШИМ-контроллер двигателя постоянного тока используется для управления скоростью. В ШИМ Arduino посылает пульсирующую волну, которая похожа на нестабильный режим микросхемы таймера 555.

ШИМ-регулятор скорости (широтно-импульсная модуляция)

Микроконтроллер и Arduino — цифровые устройства; они не могут дать аналоговый выход. Микроконтроллер выдает на выходе НУЛЬ и ЕДИНИЦУ, где НУЛЬ — логический НИЗКИЙ, а ЕДИНИЦА — логический ВЫСОКИЙ. В нашем случае мы используем 5-вольтовую версию Arduino. Таким образом, логический НУЛЬ — это нулевое напряжение, а логический ВЫСОКИЙ — 5 напряжений.

Цифровой выход хорош для цифровых устройств, но иногда нам нужен аналоговый выход. В таком случае очень полезен ШИМ. В ШИМ выходной сигнал переключается между нулем и единицей, на высокой и фиксированной частоте, как показано на рисунке ниже.

Как показано на рисунке выше, время включения — «Ton», а время выключения — «Toff». T — это сумма «Ton» и «Toff», которая называется периодом времени. В концепции ШИМ «T» не меняется, и «Ton» и «Toff» могут меняться, таким образом, когда «Ton» увеличивается, «Toff» будет уменьшаться, а «Toff» увеличиваться, когда «Ton» уменьшается пропорционально.

Рабочий цикл — это часть одного периода времени. Рабочий цикл обычно выражается в процентах или соотношении. Период — это время, необходимое сигналу для завершения цикла включения и выключения. В качестве формулы рабочий цикл может быть выражен как:

  РАБОЧИЙ ЦИКЛ = (Тонн ÷ Т) x100%  

Теперь скорость двигателя меняется в зависимости от рабочего цикла. Предположим, что коэффициент заполнения равен нулю, двигатель не работает, а при коэффициенте заполнения 100% двигатель работает на максимальных оборотах. Но эта концепция не всегда верна, потому что двигатель запускается после подачи некоторого фиксированного напряжения, называемого пороговым напряжением.

Транзистор (2N2222)

и Arduino могут обрабатывать сигналы и потреблять ток от 20 до 40 мА, но двигатели нуждаются в большом токе и напряжении, поэтому мы используем транзистор для управления двигателем. Транзистор соединен последовательно с двигателем, а база транзистора соединена с выводом PWM Arduino через сопротивление. Сигнал PWM поступает от Arduino, и транзистор работает как переключатель и замыкает эмиттер (E) и коллектор (C), когда сигнал PWM находится в высоком состоянии, и обычно открывается, когда сигнал PWM находится в состоянии LOW.Этот процесс работает непрерывно, и двигатели работают с желаемой скоростью.

Компоненты

Управление двигателем постоянного тока Arduino — схема

Принципиальная схема показана на рисунке ниже.Если вы делаете эту схему на печатной плате общего назначения (ZERO PCB) или макетной плате, этот рисунок будет полезен.

Более того, если вы хорошо разбираетесь в травлении печатных плат, используйте изображения, представленные ниже.

В схеме используется Arduino Nano , очень маленький по размеру и совместимый с макетной платой.

Вывод BASE транзистора (2n2222) подключен к выводу D9 Arduino через сопротивление 1 кОм, сопротивление используется для ограничения тока. Двигатель подключен между коллекторным выводом транзистора и Vcc. Диод (1n4004) подключен параллельно двигателю с обратным смещением; он используется для блокировки обратного тока. Эмиттерный вывод транзистора подключен к земле. Эта схема питается от адаптера на 12 В.

Управление двигателем Arduino PWM — видео

Управление скоростью двигателя постоянного тока — Загрузить программу

Скачать программу / код

В начале кода объявлены два целых числа с именами «out1» и «val», где out1 равно 9, что показывает, что вывод D9 Arduino используется как вывод (или вывод ШИМ).Более того, данные, поступающие от последовательного монитора, сохраняются во втором целом числе «val».

В void setup () последовательная связь начинается с использования функции «Serial.begin (9600)», где 9600 — это скорость передачи последовательного монитора. После этого «out1» объявляется как выход, потому что двигатель является выходным устройством.

В цикле void «serial.available» используется внутри условия «если», оно становится истинным, когда какие-либо данные отправляются через монитор последовательного порта. Эти данные сохраняются в виде целого числа val с использованием Serial.читать ».

После этого используется много условий «если», в первом «условии если», когда через монитор последовательного порта отправляется «0», оно становится истинным. В скобках «analogWrite (out1, 0)» используется для запуска двигателя при нулевом значении ШИМ. В функции analogWrite (out1, 0) «out1» используется для обозначения вывода, который мы хотим использовать, а «0» — это значение ШИМ на этом выводе. После этого на последовательном мониторе отображается «Speed ​​is = 0» с помощью функции «Serial.println». После этого целое число «val» обновляется до 10, где 10 — случайное значение, отличное от 0 до 9.

В следующей строке, если условие используется для «val == 1», в это время двигатель работает со значением PWM, равным 175. Те же условия используются до 9, в 9 двигателях используется значение 255 PWM, 255 — это максимальное значение PWM. ценить.

Процесс

1. Подключите Arduino через USB и загрузите код
2. Откройте монитор последовательного порта и установите скорость передачи 9600
3. Теперь введите любое число от 0 до 9.

После ввода любого значения от нуля до 9 скорость двигателя меняется, но мы не можем правильно увидеть изменение скорости на видео, но вы можете увидеть это вживую.

50A Регулятор скорости двигателя (PWM)

от CanaKit

• Напряжение питания / нагрузки: от 9 до 24 В постоянного тока (рекомендуется 12 В постоянного тока)
• Дополнительный ЖК-модуль
• Функция плавного пуска
• Максимальный непрерывный ток: 50 А при 100 Гц
• Частота:
• Фиксированная (100 Гц)
• Регулируемая ( 244 Гц до 3.125 кГц)
• Диапазон рабочего цикла ШИМ: 0% — 100%
• Высокоэффективная конструкция с использованием полевого МОП-транзистора высокой мощности для холодного режима работы
• Включает большие двойные лопаточные клеммы для простоты подключения проводов
• Включает радиатор
• Включает вентилятор 12 В постоянного тока , В комплекте ручки

Описание товара

Управляйте скоростью двигателя постоянного тока без ущерба для крутящего момента.Этот контроллер двигателя постоянного тока с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) может обеспечивать максимальный непрерывный ток до 50 А для вашего двигателя постоянного тока или другой нагрузки постоянного тока благодаря конструкции на основе цифрового микроконтроллера (PIC) и высокоэффективному полевому МОП-транзистору высокой мощности 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 ШИМ-сигналом. Контроллер имеет два режима работы: фиксированная или регулируемая 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 батарею, тем самым увеличивая время автономной работы. продолжительность жизни всей системы. Когда питание подключено к цепи, рабочий цикл начинается с 0% и повышается до заданного значения примерно от 1 до 1.5 секунд. В комплект поставки контроллера мотора входит вентилятор 12 В постоянного тока для надежной и надежной работы при высоких нагрузках. Обратите внимание, что вентилятор постоянного тока рассчитан только на работу с напряжением питания до 12 В постоянного тока. Области применения: управление двигателем, HHO, диммер постоянного / светодиодного света, управление нагревом и т. Д. Размеры: 4,03 «x 2,82»

Контроль скорости двигателей постоянного тока

Соотношение, приведенное ниже, дает скорость D.C. мотор

Приведенное выше уравнение показывает, что скорость зависит от напряжения питания V, сопротивления цепи якоря R _a и потока поля Ф, создаваемого током возбуждения. На практике изменение этих трех факторов используется для регулирования скорости. Таким образом, существует три основных метода управления скоростью двигателей постоянного тока.

1. Изменение сопротивления в цепи якоря: этот метод называется контролем сопротивления якоря или реостатным контролем.
2. Изменение потока поля Ф
   Этот метод называется контролем потока поля.
3. Изменение приложенного напряжения.
   Этот метод также называется контролем напряжения якоря.

1. Контроль сопротивления якоря (контроль реостата):

Рисунок: (a) Регулировка скорости постоянного тока. Подмешивающий двигатель путем контроля сопротивления якоря.
(b) Регулировка скорости двигателя серии DC с помощью регулирования сопротивления якоря.

В этом методе в цепь якоря вставлен переменный резистор R _e . На рисунке (а) выше показан процесс подключения параллельного двигателя.В этом случае поле напрямую подключается к источнику питания, и поэтому на магнитный поток Ф не влияет изменение R _e .

На рисунке (b) показан способ подключения внешнего сопротивления R _и в цепи якоря двигателя постоянного тока. В этом случае на ток и, следовательно, на магнитный поток влияет изменение сопротивления цепи якоря.

Падение напряжения в R _e снижает напряжение, приложенное к якорю, и, следовательно, уменьшается скорость.

Этот метод имеет следующие недостатки:

1. Во внешнем сопротивлении R _e тратится большое количество энергии.
2. Управление ограничено, чтобы обеспечить скорость ниже нормальной, и этим методом нельзя добиться увеличения скорости.
3. Для данного значения R _e снижение скорости не является постоянным, а зависит от нагрузки двигателя.

Этот метод используется только для небольших двигателей.

2. Изменение потока поля Ф (Управление потоком поля):

Так как ток возбуждения создает магнитный поток, и если мы контролируем ток возбуждения, то можно управлять скоростью.В шунтирующем двигателе скорость можно регулировать, подключив переменный резистор R _c последовательно с шунтирующей обмоткой возбуждения. На схеме ниже резистор R _c называется шунтирующим регулятором поля .

Рисунок: (a) Регулировка скорости параллельного двигателя постоянного тока путем изменения магнитного потока.
(b) Переключатель, подключенный параллельно к серии электродвигателя постоянного тока.

дает ток возбуждения шунта

Любым из методов можно изменять ток возбуждения серийного двигателя:

• Переменное сопротивление R _d подключено параллельно с последовательной обмоткой возбуждения.Параллельно подключенный резистор называется дивертером . Часть основного тока отводится через R _d .
• Второй метод использует элемент управления с касанием.

Здесь ампер-витки меняются путем изменения числа витков возбуждения. Такое расположение используется в электрической тяге.

Рисунок: Последовательное поле с резьбой на двигателе постоянного тока

Преимущества полевого управления следующие:

• Это простой и удобный способ.
• Потери мощности в шунтирующем поле мала, потому что ток шунтирующего поля I _sh очень мал.

3. Контроль напряжения якоря:

Мы можем контролировать скорость двигателей постоянного тока, изменяя напряжение, подаваемое на якорь. Система управления скоростью Ward-Leonard работает на этом принципе управления напряжением якоря. В этой системе M — это главный двигатель постоянного тока, скорость которого необходимо регулировать, а G — это генератор постоянного тока с отдельным возбуждением. Генератор G приводится в действие трехфазным приводным двигателем, который может быть асинхронным или асинхронным.Комбинация приводного двигателя переменного тока и генератора постоянного тока называется комплектом двигатель-генератор (M-G).

Рисунок: Привод Уорда-Леонарда

Преимущества приводов Ward-Leonard:

1. Этот привод имеет плавное регулирование скорости двигателей постоянного тока в широком диапазоне в обоих направлениях.
2. Обладает собственной способностью к рекуперативному торможению.
3. При использовании перевозбужденного синхронного двигателя в качестве привода для генератора постоянного тока компенсируются запаздывающие реактивные вольт-амперы установки.Таким образом улучшается общий коэффициент мощности установки.

Недостатки классической системы Уорда-Леонарда:

1. Его первоначальная стоимость высока из-за использования двух дополнительных машин (комплект M-G) того же номинала, что и основной двигатель постоянного тока.
2. Имеет большие размеры и вес.
3. Требуется большая площадь пола и дорогостоящий фундамент.
4. Требуется очень частое обслуживание.
5. Потери больше из-за меньшего КПД.
6. Его привод производит больше шума.

Все о контроллерах двигателей постоянного тока

Двигатели постоянного тока по-прежнему актуальны в современной промышленности, даже несмотря на то, что они являются одними из старейших электродвигателей. Как они выдержали испытание временем, особенно против всех удивительных новых машин 21 века?

Есть много потенциальных ответов на этот вопрос, но их хорошая управляемость является основной причиной того, что двигатели постоянного тока сохранились. Эта простая машина преобразует постоянный ток в механическое вращение, которым можно управлять, просто изменяя входное напряжение или меняя местами его провода.Элегантность двигателей постоянного тока привела к производству многих контроллеров двигателей постоянного тока, которые часто имеют простую конструкцию и обеспечивают адекватную производительность при их стоимости. В этой статье мы рассмотрим некоторые распространенные контроллеры двигателей постоянного тока, как они работают, и обсудим, какие приложения наиболее популярны для этих систем.

Что такое контроллеры двигателей постоянного тока?

Проще говоря, контроллер двигателя постоянного тока — это любое устройство, которое может управлять положением, скоростью или крутящим моментом двигателя постоянного тока.Существуют контроллеры для щеточных двигателей постоянного тока, бесщеточных двигателей постоянного тока, а также универсальных двигателей, и все они позволяют операторам устанавливать желаемое поведение двигателя, даже если их механизмы для этого различаются.

Наши статьи о параллельных двигателях постоянного тока, двигателях постоянного тока с последовательной обмоткой и бесщеточных двигателях постоянного тока содержат подробные объяснения того, как работают машины постоянного тока. Подводя итог, можно сказать, что кривая скорость / крутящий момент двигателей постоянного тока обратно линейна, что означает, что их крутящий момент пропорционально уменьшается с увеличением числа оборотов двигателя.Это позволяет упростить управление, так как снижение скорости приведет к увеличению крутящего момента, и наоборот. Кроме того, в отличие от некоторых двигателей переменного тока, двигатели постоянного тока легко реверсировать, просто переключая их провода, так что постоянный ток течет в противоположном направлении. Контроллеры двигателей постоянного тока используют эти характеристики уникальным образом, и в этой статье будут рассмотрены наиболее популярные методы.

Типы контроллеров двигателей постоянного тока

Ниже приведены некоторые распространенные методы управления двигателем постоянного тока. Обратите внимание, что эти методы не являются исчерпывающими и что двигателями постоянного тока можно управлять разными способами, включая контроллеры серводвигателей (подробнее см. В нашей статье о контроллерах серводвигателей):

Контроллер направления: H-мост

Н-мостовая схема — один из простейших методов управления двигателем постоянного тока.На рисунке 1 ниже показана упрощенная принципиальная схема H-моста:

Рисунок 1: Н-мостовая схема для управления направлением двигателя постоянного тока.

Четыре переключателя управляются парами (1 и 4, 2 и 3), и когда любая из этих пар замыкается, они замыкают цепь и приводят двигатель в действие. Следовательно, четырехквадрантный двигатель может быть создан путем соединения определенных переключателей вместе, при этом изменение полярности будет по-разному влиять на двигатель. По сути, эта схема переключает выводы двигателя постоянного тока, который по команде меняет направление вращения на обратное.Они легко продаются в виде микросхем и могут быть найдены в большинстве контроллеров на основе микропроцессоров, поскольку H-мост может быть уменьшен с помощью транзисторов до очень малых размеров.

Н-мосты не только могут изменять направление вращения двигателя, но также могут использоваться для регулирования скорости. Если требуется только направленное управление, тогда H-мост будет использоваться в качестве так называемого безрегенеративного привода постоянного тока. Однако создание рекуперативных приводов постоянного тока может быть усложнено. На рисунке 2 показан график, показывающий, как работают рекуперативные приводы:

Рис. 2: графики, представляющие направление скорости и крутящего момента при изменении полярности двигателя постоянного тока.Обратите внимание, как создается движение, когда они работают в одном направлении, и как достигается разрыв, когда они находятся в оппозиции.

Большинство двигателей постоянного тока замедляются за счет отключения питания двигателя; Рекуперативные приводы включают возможность торможения, когда переключение полярностей во время работы двигателя вызывает замедление. Квадранты 1 и 3 считаются «автомобильными» квадрантами, где двигатель обеспечивает ускорение в любом направлении, и это то, что контролируют нерегенеративные приводы.Квадранты 2 и 4 считаются «тормозными» квадрантами, в которых двигатель замедляется, и от этого выигрывают рекуперативные приводы. Когда скорость двигателя противоположна крутящему моменту двигателя, двигатель становится генератором, в котором его механическая энергия направляет ток обратно к источнику питания (известное как «рекуперативное торможение»). Эта функция снижает потери энергии и может подзаряжать источник питания, эффективно увеличивая КПД двигателя. На рисунке 3 показана упрощенная принципиальная схема для каждого квадранта, а также то, как квадранты 2 и 4 отправляют ток обратно в источник для регенерации энергии:

Рисунок 3: Принципиальные схемы для каждого квадранта, показывающие величины напряжения двигателя и напряжения питания.Обратите внимание, как направление тока (I

Когда двигатель замедляется, E _a (напряжение, создаваемое / используемое двигателем) больше, чем напряжение питания (V _a ), и ток будет течь обратно в источник питания. В настоящее время изучается регенеративное торможение в электромобилях и других приложениях, которые должны обеспечить максимальную эффективность. Этот метод не только обеспечивает управление двигателем постоянного тока, но также обеспечивает разумный способ снижения энергопотребления.

Регулятор скорости: широтно-импульсная модуляция (ШИМ)

PWM может использоваться во многих типах двигателей, как показано в нашей статье о контроллерах двигателей переменного тока. По сути, схемы ШИМ изменяют скорость двигателя, моделируя уменьшение / увеличение напряжения питания. Контроллеры привода с регулируемой скоростью отправляют на двигатель периодические импульсы, которые в сочетании с эффектом сглаживания, вызванным индуктивностью катушки, заставляют двигатель работать так, как будто он питается от более низкого / более высокого напряжения. Например, если на двигатель 12 В подается сигнал ШИМ, высокий (12 В) в течение двух третей каждого периода и низкий (0 В) в оставшееся время, двигатель будет эффективно работать при двух третях полного напряжения, или 8 В.Следовательно, процент снижения напряжения или «рабочий цикл» ШИМ изменяет скорость двигателя. ШИМ легко и недорого реализовать, и можно выбрать практически любой рабочий цикл, что позволяет практически непрерывно контролировать скорость двигателя. ШИМ часто сочетается с Н-мостами, чтобы обеспечить управление скоростью, направлением и торможением.

Контроллер якоря: переменное сопротивление

Другой способ повлиять на скорость двигателя постоянного тока — это изменить ток, протекающий через катушку возбуждения или через якорь.Скорость выходного вала будет изменяться при изменении тока через эти катушки, так как его скорость пропорциональна силе магнитного поля якоря (продиктованного током). Переменные резисторы или реостаты, включенные последовательно с этими катушками, могут использоваться для изменения тока и, следовательно, скорости. Пользователи могут увеличивать сопротивление катушки якоря для уменьшения скорости или увеличивать сопротивление статора, чтобы увеличить ее, и все это путем регулирования сопротивления. Обратите внимание, что этот метод приводит к неэффективности двигателя, поскольку увеличение сопротивления означает потерю большего количества энергии на тепло, и именно поэтому ШИМ является предпочтительным типом контроллера двигателя постоянного тока.

Заявки и критерии отбора

При рассмотрении вопроса о покупке контроллера двигателя постоянного тока есть несколько ключевых вопросов, на которые следует ответить либо вашему исследованию, либо поставщику. Контроллеры двигателей постоянного тока сложно указать из-за их разнообразия, поэтому приведенный ниже список вопросов станет надежным инструментом при выборе контроллера для вашего проекта. Обязательно найдите самую последнюю информацию о новейших доступных технологиях, связавшись с вашим поставщиком, и используйте эти вопросы, чтобы сделать осознанный выбор:

1. Каков номинальный диапазон напряжения используемого двигателя и какие части этого диапазона он будет использовать?
2. Какой тип управления желателен (скорость, крутящий момент, направление или все три)?
3. Какой тип двигателя контролируется?
4. Какой постоянный ток может подавать контроллер и соответствует ли он длительному потреблению тока двигателем под нагрузкой?
5. Есть ли в системе встроенная максимальная токовая / тепловая защита?
6. Какой будет метод управления при использовании микропроцессорных приводов (ШИМ, ПДУ, аналоговое напряжение и т. Д.))? Программное обеспечение необходимо?
7. Вам нужен контроллер с двумя двигателями (один контроллер для двух независимых двигателей)?

Контроллеров двигателей постоянного тока доступно столько же, сколько самих двигателей постоянного тока; их изменчивость — одно из их самых сильных преимуществ. Их приложения также многочисленны, поскольку большинство разработчиков извлекают выгоду из какого-либо пользовательского ввода в их двигатель постоянного тока. В сферах робототехники, производства, военных приложений, автомобилей и многих других используются контроллеры двигателей постоянного тока с отличными результатами.В зависимости от того, как они используются, контроллеры двигателей постоянного тока могут предоставить простые средства управления с хорошей точностью по приемлемой цене.

Сводка

В этой статье представлено понимание того, что такое контроллеры двигателей постоянного тока и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

1. http: // srjcstaff.santarosa.edu/~lwillia2/2B/2Bch30.pdf
2. https://itp.nyu.edu/physcomp/lessons/dc-motors/dc-motors-the-basics/
3. https://www.ece.uvic.ca
4. https://www.tigoe.com/pcomp/code/circuits/motors/controlling-dc-motors/
5. https://www.elprocus.com/what-are-the-best-ways-to-control-the-speed-of-dc-motor/
6. https://www.robotshop.com/community/tutorials/show/how-to-make-a-robot-lesson-5-choosing-a-motor-controller

Прочие изделия для двигателей

Больше от Instruments & Controls

Произошла ошибка

Повторите попытку позже или попробуйте нашу домашнюю страницу еще раз.
Bitte versuchen Sie es später oder schauen Sie ob die Homepage funktioniert.

Ошибка: E1020

Австралия Электронная почта

maxon motor Australia Pty Ltd

Unit 1, 12-14 Beaumont Road
Гора Куринг-Гай Новый Южный Уэльс 2080
Австралия

Benelux Электронная почта

maxon motor benelux B.V.

Йосинк Колквег 38
7545 PR Enschede
Нидерланды

Китай Электронная почта

Максон Мотор (Сучжоу) Ко., Лтд

江兴东 路 1128 号 1 号楼 5 楼
215200 江苏 吴江
中

Германия Электронная почта

Максон Мотор ГмбХ

Truderinger Str. 210
81825 München
Deutschland

Индия Электронная почта

maxon precision motor India Pvt.ООО

Niran Arcade, № 563/564
Новая Бел Роад,
RMV 2-я ступень
Бангалор — 560 094
Индия

Италия Электронная почта

maxon motor italia S.r.l.

Società Unipersonale
Via Sirtori 35
20017 Rho MI
Италия

Япония Электронная почта

マ ク ソ ン ジ ャ パ ン 株式会社

東京 都 新宿 区 新宿 5-1-15
〒 160-0022
日本

Корея Электронная почта

㈜ 맥슨 모터 코리아

서울시 서초구
반포 대로 14 길 27, 한국 137-876

Португалия Электронная почта

maxon motor ibérica s.а

C / Polo Norte № 9
28850 Торрехон-де-Ардос
Испания

Швейцария Электронная почта

максон мотор аг

Брюнигштрассе 220
Постфах 263
6072 Sachseln
Schweiz

Испания Электронная почта

maxon motor ibérica s.a. Испания (Барселона)

C / Polo Norte № 9
28850 Торрехон-де-Ардос
Испания

Тайвань Электронная почта

maxon motor Тайвань

8F.-8 №16, переулок 609 сек. 5
П. 5, Chongxin Rd.
Sanchong Dist.
Нью-Тайбэй 241
臺灣

Великобритания, Ирландия Эл. Почта

максон мотор великобритания, лтд

Maxon House, Хогвуд-лейн,
Finchampstead
Беркшир, RG40 4QW
Соединенное Королевство

США (Восточное побережье) Электронная почта

прецизионные двигатели maxon, inc.

125 Девер Драйв
Тонтон, Массачусетс 02780
США

США (Западное побережье) Электронная почта

прецизионные двигатели maxon, inc.

1065 East Hillsdale Blvd,
Люкс 210
Фостер-Сити, Калифорния 94404
США

Франция Электронная почта

максон Франция

201 — 715 rue du Chat Botté
ZAC des Malettes
01700 Beynost
Франция

Контроль скорости двигателя постоянного тока — Inst Tools

постоянного тока создают крутящий момент за счет реакции между двумя магнитными полями: одно поле создается неподвижными «полевыми» обмотками (катушками), а другое — обмотками вращающегося якоря.В некоторых двигателях постоянного тока отсутствуют обмотки возбуждения, поэтому вместо них используются большие постоянные магниты, так что стационарное магнитное поле остается постоянным для всех рабочих условий.

В любом случае принцип работы электродвигателя постоянного тока заключается в том, что ток, проходящий через якорь, создает магнитное поле, которое пытается согласоваться со стационарным магнитным полем. Это заставляет якорь вращаться:

Однако набор сегментированных медных полос, называемый коммутатором, разрывает электрический контакт с выровненной теперь катушкой и возбуждает другую катушку (или в простом примере, показанном выше, он повторно возбуждает ту же проволочную петлю в противоположном направлении), чтобы создать другое магнитное поле с нарушением центровки, которое продолжает вращать якорь.Электрический контакт между вращающимися сегментами коммутатора и стационарным источником энергии осуществляется через угольные щетки. Эти щетки изнашиваются со временем (как и сам коммутатор), и их необходимо периодически заменять.

Большинство промышленных двигателей постоянного тока построено с несколькими обмотками якоря, а не с одной, как показано на упрощенном рисунке выше. Здесь показана фотография большого (1250 лошадиных сил) двигателя постоянного тока, используемого для приведения в движение парома, с отчетливо видными полюсами поля и якоря (которые очень похожи на спицы в колесе):

Крупный план одной щетки в сборе на этом большом двигателе показывает угольную щетку, подпружиненный держатель щетки и множество переключающих стержней, с которыми щетка контактирует при вращении якоря:

Двигатели постоянного тока демонстрируют следующие отношения между механическими и электрическими величинами:

Крутящий момент:

• Крутящий момент прямо пропорционален напряженности магнитного поля якоря, которая, в свою очередь, прямо пропорциональна току через обмотки якоря
• Крутящий момент также прямо пропорционален напряженности магнитного поля стационарного полюса, которая, в свою очередь, прямо пропорциональна току через обмотки возбуждения (в двигателе с непостоянными магнитами поля)

Скорость:

• Скорость ограничена противо-ЭДС, создаваемой якорем, когда он вращается в стационарном магнитном поле.Эта противо-ЭДС прямо пропорциональна скорости якоря, а также прямо пропорциональна напряженности магнитного поля стационарного полюса (которая прямо пропорциональна току в обмотке возбуждения в двигателе, который не является постоянным магнитом).
• Таким образом, скорость прямо пропорциональна напряжению якоря
• Скорость также обратно пропорциональна напряженности стационарного магнитного поля, которая прямо пропорциональна току через обмотки возбуждения (в двигателе с непостоянными магнитами поля)

Очень простой метод управления характеристиками скорости и крутящего момента двигателя постоянного тока с возбужденным полем (непостоянным магнитом) — это регулирование величины тока, проходящего через обмотку возбуждения:

Уменьшение сопротивления резистора управления полем пропускает больше тока через обмотку возбуждения, усиливая ее магнитное поле.Это будет иметь два эффекта на работу двигателя: во-первых, двигатель будет генерировать больший крутящий момент, чем раньше (при той же величине тока якоря), потому что теперь есть более сильное магнитное поле, на которое якорь реагирует; во-вторых, скорость двигателя будет уменьшаться, потому что вращающийся якорь будет генерировать больше противо-ЭДС при той же скорости вращения, и эта противо-ЭДС естественным образом пытается уравняться с приложенным напряжением источника постоянного тока. И наоборот, мы можем увеличить скорость двигателя постоянного тока (и уменьшить его выходной крутящий момент), увеличив сопротивление резистора управления полем, ослабив стационарное магнитное поле, через которое вращается якорь.

Регулировка тока возбуждения может изменить баланс между скоростью и крутящим моментом, но мало влияет на общую мощность двигателя. Чтобы управлять выходной мощностью двигателя постоянного тока, мы также должны регулировать напряжение и ток якоря. Для этой задачи также могут использоваться переменные резисторы, но в наше время это, как правило, не одобряется из-за потери мощности.

Лучшее решение — иметь электронную схему управления мощностью, которая очень быстро включает и выключает транзисторы, передавая питание на якорь двигателя.Это называется широтно-импульсной модуляцией или ШИМ.

Рабочий цикл (время включения по сравнению с временем включения + выключения) формы импульса будет определять долю общей мощности, подаваемой на двигатель:

Такую электронную схему управления мощностью обычно называют приводом. Таким образом, частотно-регулируемый привод или VSD представляет собой схему высокой мощности, используемую для управления скоростью двигателя постоянного тока. Моторные приводы могут быть вручную настроены для работы двигателя с заданной скоростью или для приема электронного управляющего сигнала для изменения скорости двигателя таким же образом, как электронный сигнал дает команду регулирующему клапану двигаться.При оснащении сигнализацией дистанционного управления моторный привод работает так же, как и любой другой конечный элемент управления: следуя команде контроллера процесса для стабилизации некоторой переменной процесса на заданном значении.

Более старая технология импульсного питания двигателя постоянного тока заключается в использовании схемы управляемого выпрямителя с использованием тиристоров вместо обычных выпрямительных диодов для преобразования переменного тока в постоянный. Поскольку основным источником питания большинства промышленных двигателей постоянного тока в любом случае является переменный ток, и этот переменный ток должен быть преобразован в постоянный ток в какой-то момент в системе, имеет смысл интегрировать управление прямо в точке выпрямления:

работают по принципу изменения времени импульса «триггера» относительно импульсов формы сигнала переменного тока.Чем раньше цикл переменного тока срабатывает каждый тиристор, тем дольше он будет пропускать ток к двигателю. Схема «фазового управления» управляет синхронизацией и генерацией всех этих импульсов.

постоянного тока, который просто изменял мощность двигателя в соответствии с управляющим сигналом, был бы грубым и трудным для управления большинством процессов. В идеале от привода с регулируемой скоростью требуется точное управление скоростью двигателя. По этой причине большинство преобразователей частоты спроектированы так, чтобы получать обратную связь от тахометра, механически связанного с валом двигателя, поэтому преобразователь частоты «знает», насколько быстро двигатель вращается.Тахометр обычно представляет собой небольшой генератор постоянного тока, вырабатывающий напряжение постоянного тока, прямо пропорциональное скорости его вала (обычная шкала — от 0 до 10 вольт). Обладая этой информацией, VSD может дросселировать электрическую мощность двигателя по мере необходимости для достижения любой скорости, заданной управляющим сигналом. Наличие встроенного в привод контура обратной связи управления скоростью делает преобразователь частоты «подчиненным контроллером» в системе каскадного управления, при этом привод получает сигнал заданного значения скорости от любого контроллера процесса, который посылает ему выходной сигнал:

Здесь представлена ​​фотография тахогенераторов (сдвоенных, для резервирования), механически связанных с этим большим двигателем парома на 1250 лошадиных сил:

Здесь можно увидеть переключающую мощность SCR для этого двигателя, подключенную через витую пару проводов к платам управления, выдающим «запускающие» импульсы на каждый SCR в соответствующее время:

Целостность сигнала обратной связи тахогенератора, поступающего на преобразователь частоты, чрезвычайно важна по соображениям безопасности.Если тахогенератор отключится — механически или электрически (это не имеет значения) — от привода, привод будет «думать», что двигатель не вращается. В качестве регулятора скорости привод будет затем передавать полную мощность на двигатель постоянного тока, пытаясь разогнать его до нужной скорости. Таким образом, потеря обратной связи тахогенератора приводит к тому, что двигатель немедленно «разгоняется» до полной скорости. Это в лучшем случае нежелательно и, вероятно, опасно в случае двигателей такого же размера, как тот, который приводится в действие этим кораблем.

Как и во всех формах управления электрической мощностью, основанных на длительности импульсов и рабочих циклах, существует много электрического «шума», передаваемого цепями VSD. Прямоугольные импульсные волны, создаваемые быстрым включением и выключением полупроводниковых силовых устройств, эквивалентны бесконечной серии высокочастотных синусоидальных волн, некоторые из которых могут иметь достаточно высокую частоту для самораспространения в пространстве в виде электромагнитных волн. . Эти радиочастотные помехи или радиопомехи могут быть довольно серьезными, учитывая высокие уровни мощности цепей промышленных двигателей.По этой причине крайне важно, чтобы ни силовые проводники двигателя, ни проводники, подающие питание переменного тока в схему привода, не были проложены где-либо рядом с проводами слабого сигнала или управления, потому что индуцированный шум нанесет ущерб любым системам, использующим эти сигналы низкого уровня. .

RFI-шум на проводниках питания переменного тока может быть уменьшен путем направления мощности переменного тока через цепи фильтра нижних частот, называемые линейными реакторами, размещенными рядом с приводом. Эти линейные реакторы, состоящие из индукторов с сердечником из черного металла, соединенных последовательно с приводом, блокируют распространение высокочастотного шума обратно на остальную часть проводки распределения питания переменного тока, где он может повлиять на другое электронное оборудование.Однако мало что можно сделать с помехами радиочастотных помех между приводом и двигателем, кроме как экранировать проводники внутри хорошо заземленного металлического кабелепровода и / или использовать силовые кабели с заземленным экраном.