Kollektormootori kiirusregulaatori töökindel ahel ilma võimsuskadudeta Tahoe tagasisidega

Paljud tööd puidu, metalli või muude materjalidega ei nõua suuri kiirusi, vaid head veojõudu. Õigem oleks öelda – hetk. Just tänu temale saab planeeritud tööd teostada efektiivselt ja minimaalse võimsuskaoga. Selleks kasutatakse ajamiseadmena alalisvoolumootoreid (või kollektormootoreid), milles toitepinget alaldab seade ise. Seejärel on vajaliku jõudluse saavutamiseks vaja reguleerida kollektori mootori kiirust ilma võimsust kaotamata.

Kiiruse reguleerimise omadused

Oluline on teada, mida iga mootor pöörlemisel kulutab mitte ainult aktiivne, vaid ka reaktiivvõimsus. Sel juhul on reaktiivvõimsuse tase kõrgem, mis on seotud koormuse olemusega. Sel juhul on kollektorimootorite pöörlemiskiirust reguleerivate seadmete projekteerimise ülesanne vähendada aktiiv- ja reaktiivvõimsuse erinevust. Seetõttu on sellised muundurid üsna keerulised ja neid pole lihtne ise valmistada.

Oma kätega saab kujundada vaid mingi regulaatori sarnasuse, kuid võimsuse säilitamisest ei tasu rääkidagi. Mis on jõud? Elektrilise jõudluse osas on see tarbitud voolu korrutis pingega. Tulemus annab teatud väärtuse, mis sisaldab aktiivseid ja reaktiivseid komponente. Ainult aktiivse valimiseks, st kadude nulli vähendamiseks, on vaja muuta koormuse olemus aktiivseks. Sellised omadused on ainult pooljuhttakistitel.

Seega on vaja induktiivsus asendada takistiga, kuid see on võimatu, sest mootor muutub millekski muuks ja ilmselgelt ei pane midagi liikuma. Kadudeta reguleerimise eesmärk on säilitada pöördemomenti, mitte võimsust: see muutub igal juhul. Sellise ülesandega saab hakkama ainult muundur, mis juhib kiirust, muutes türistorite või jõutransistoride avanemisimpulsi kestust.

Üldine regulaatori ahel

Näide regulaatorist, mis rakendab mootori juhtimise põhimõtet ilma võimsuskadudeta, on türistori muundur. Need on proportsionaalse tagasisidega integraallülitused, mis pakuvad range reguleerimine omadused alates kiirendusest-aeglustusest ja lõpetades tagasikäiguga. Kõige tõhusam on impulsi faasi juhtimine: süüteimpulsi kordussagedus sünkroniseeritakse võrgu sagedusega. See võimaldab säilitada pöördemomenti, suurendamata kadusid reaktiivkomponendis. Üldistatud skeemi saab esitada mitmes plokis:

• võimsusega juhitav alaldi;
• alaldi juhtseade või impulssfaasi juhtahel;
• tahhogeneraatori tagasiside;
• voolu reguleerimise plokk mootori mähistes.

Enne täpsemasse seadmesse ja reguleerimispõhimõttesse süvenemist on vaja kindlaks määrata kollektori mootori tüüp. Sellest sõltub selle toimimise juhtimisskeem.

Kollektormootorite sordid

Kollektormootoreid on teada vähemalt kahte tüüpi. Esimene sisaldab seadmeid, millel on armatuur ja staatori välimähis. Teine sisaldab ankru ja püsimagnetitega seadmeid. Samuti peate otsustama, millistel eesmärkidel on vaja regulaatorit kavandada:

• Kui on vaja lihtsa liigutusega reguleerida (näiteks lihvkivi treimine või puurimine), siis kiirust tuleb muuta vahemikus mingist minimaalsest väärtusest, mis ei ole võrdne nulliga, - kuni maksimaalselt. Ligikaudne arv: 1000 kuni 3000 pööret minutis. Selleks sobib 1 türistori või paari transistoriga lihtsustatud skeem.
• Kui on vaja kiirust juhtida 0-st maksimumini, peate kasutama täieõiguslikke muunduriahelaid, millel on tagasiside ja jäigad juhtimisomadused. Tavaliselt on iseõppinud meistritel või amatööridel täpselt ergutusmähise ja tahhogeneraatoriga kollektormootorid. Selline mootor on seade, mida kasutatakse igas kaasaegses pesumasinas ja mis sageli ebaõnnestub. Seetõttu kaalume selle konkreetse mootori juhtimise põhimõtet, olles selle seadet üksikasjalikumalt uurinud.

Mootori disain

Struktuuriliselt on pesumasina "Indesit" mootor lihtne, kuid selle kiiruse reguleerimiseks mõeldud regulaatori projekteerimisel on vaja arvestada parameetreid. Mootorid võivad olla omadustelt erinevad, mille tõttu muutub ka juhtimine. Arvesse võetakse ka töörežiimi, millest sõltub muunduri konstruktsioon. Struktuuriliselt koosneb kommutaatori mootor järgmistest komponentidest:

• Ankur, sellel on südamiku soontesse asetatud mähis.
• Kollektor, võrgu vahelduvpinge mehaaniline alaldi, mille kaudu see mähisele edastatakse.
• Ergutusmähisega staator. On vaja luua pidev magnetväli, milles armatuur pöörleb.

Mootori vooluringi voolu suurenemisega, mis on ühendatud vastavalt standardskeemile, ühendatakse väljamähis armatuuriga järjestikku. Selle kaasamisega suurendame ka armatuurile mõjuvat magnetvälja, mis võimaldab saavutada karakteristikute lineaarsust. Kui väli jääb muutumatuks, on raskem saavutada head dünaamikat, rääkimata suurtest jõukadudest. Selliseid mootoreid on kõige parem kasutada madalatel kiirustel, kuna neid on mugavam juhtida väikeste diskreetsete liikumistega.

Ergutuse ja armatuuri eraldi juhtimise korraldamisega on võimalik saavutada mootori võlli kõrge positsioneerimistäpsus, kuid juhtimisahel muutub siis oluliselt keerulisemaks. Seetõttu vaatleme lähemalt regulaatorit, mis võimaldab muuta pöörlemiskiirust nullist maksimumväärtuseni, kuid ilma positsioneerimiseta. See võib kasuks tulla, kui pesumasinast tehakse mootorist täisväärtuslik puurmasin, millel on võimalus niite lõigata.

Skeemi valimine

Olles välja selgitanud kõik tingimused, mille korral mootorit kasutatakse, võite hakata valmistama kollektori mootori kiiruse regulaatorit. Tasub alustada sobiva skeemi valikust, mis annab teile kõik vajalikud omadused ja võimalused. Peaksite neid meeles pidama:

• Kiiruse reguleerimine 0-st maksimumini.
• Tagab hea pöördemomendi madalatel pööretel.
• Kiiruse reguleerimise sujuvus.

Arvestades paljusid Internetis leiduvaid skeeme, võime järeldada, et selliste "agregaatide" loomisega tegelevad vähesed. See on tingitud juhtimispõhimõtte keerukusest, kuna on vaja korraldada paljude parameetrite reguleerimine. Türistori avanemisnurk, juhtimpulsi kestus, kiirendus-aeglustusaeg, pöördemomendi tõusukiirus. Neid funktsioone haldab kontrolleri vooluahel, mis teostab keerulisi integraalarvutusi ja teisendusi. Mõelge ühele skeemile, mis on populaarne iseõppinud käsitööliste või nende seas, kes soovivad lihtsalt pesumasina vana mootorit kasulikult kasutada.

Kõigile meie kriteeriumidele vastab kollektori mootori pöörlemiskiiruse juhtimisahel, mis on kokku pandud spetsiaalsele mikroskeemile TDA 1085. See on täielikult valmis draiver mootorite juhtimiseks, mis võimaldab reguleerida kiirust nullist maksimaalse väärtuseni, tagades pöördemomendi säilimise tahhogeneraatori abil.

Disaini omadused

Mikroskeem on varustatud kõige vajalikuga kvaliteetse mootori juhtimise teostamiseks erinevad kiirusrežiimid, alates pidurdamisest, lõpetades kiirendamise ja maksimaalse pöörlemisega kiirust. Seetõttu lihtsustab selle kasutamine disaini oluliselt, tehes samal ajal kogu universaalne sõit, kuna saate valida võllil püsiva pöördemomendiga mis tahes pöördeid ja kasutada seda mitte ainult konveierilindi või puurmasina ajamina, vaid ka laua liigutamiseks.

Mikroskeemi omadused leiate ametlikult veebisaidilt. Toome välja peamised omadused, mida muunduri kujundamiseks vaja läheb. Nende hulka kuuluvad: integraallülitus sageduse pingeks muundamiseks, kiirendusgeneraator, pehme starter, Tahoe signaalitöötlusseade, voolu piirav moodul jne. Nagu näete, on vooluahel varustatud mitmete kaitsevahenditega, mis tagavad regulaatori stabiilsuse erinevates režiimides.

Alloleval joonisel on kujutatud tüüpiline mikrolülituse sisselülitamise skeem.

Skeem on lihtne, seetõttu on see oma kätega üsna reprodutseeritav. Seal on mõned funktsioonid, sealhulgas piirväärtused ja kiiruse reguleerimise viis:

• Mootori mähiste maksimaalne vool ei tohiks ületada 10 A (sõltuvalt diagrammil näidatud konfiguratsioonist). Kui kasutate suure edasivooluga triaki, võib võimsus olla suurem. Pange tähele, et peate muutma tagasisideahela takistust allapoole, samuti šundi induktiivsust.
• Maksimaalne pöörlemiskiirus saavutatakse 3200 pööret minutis. See omadus sõltub mootori tüübist. Ahel suudab juhtida mootoreid kuni 16 tuhat. p/min
• Kiirendusaeg maksimaalse kiiruseni jõuab 1 sekundini.
• Tavaline kiirendus saavutatakse 10 sekundiga vahemikus 800 kuni 1300 pööret minutis.
• Mootor kasutab 8-pooluselist tahhogeneraatorit, mille maksimaalne väljundpinge on 6000 p/min 30 V. See tähendab, et see peaks väljastama 8 mV kiirusel 1 p / min. 15 000 p/min juures peaks selle pinge olema 12 V.
• Mootori juhtimiseks kasutatakse triaki 15A ja piirpinget 600 V.

Kui on vaja korraldada mootori tagurpidikäik, siis on selleks vaja vooluringi täiendada starteriga, mis vahetab välja mähise suunda. Tagurdamise lubamiseks on vaja ka nullkiiruse juhtimisahelat. Joonisel pole näidatud.

Kontrolli põhimõte

Kui mootori võlli pöörlemiskiirus on seatud takistiga väljundahelas 5, moodustatakse väljundis impulsside jada, et avada triac teatud nurga väärtuse võrra. Kiirust jälgib tahhogeneraator, mis toimub digitaalselt. Juht teisendab vastuvõetud impulsid analoogpingeks, mille tõttu võlli pöörlemiskiirus stabiliseerub ühe väärtuse juures, sõltumata koormusest. Kui tahhogeneraatori pinge muutub, suurendab sisemine regulaator triac juhtimisväljundi taset, mis toob kaasa kiiruse suurenemise.

Mikroskeem suudab juhtida kahte lineaarset kiirendust, et saavutada mootorilt nõutav dünaamika. Üks neist on seatud ahela kaldtee 6 kontaktiga. Seda regulaatorit kasutavad pesumasinate tootjad ise, seega on sellel koduseks kasutamiseks kõik eelised. Selle tagab järgmiste plokkide olemasolu:

• Pingeregulaator juhtahela normaalse töö tagamiseks. Seda rakendatakse vastavalt järeldustele 9, 10.
• Pöörlemiskiiruse reguleerimise ahel. Rakendatud vastavalt MK järeldustele 4, 11, 12. Vajadusel saab regulaatori üle viia analoogandurile, seejärel ühendatakse kontaktid 8 ja 12.
• Käivitusimpulsside blokeerimine. Seda rakendatakse vastavalt järeldustele 1, 2, 13, 14, 15. Teostab juhtimpulsside kestuse reguleerimist, viivitust, nende kujundamist konstantsest pingest ja kalibreerimist.
• Saehamba pinge genereeriv seade. Leiud 5, 6 ja 7. Seda kasutatakse kiiruse reguleerimiseks vastavalt seadeväärtusele.
• Juhtvõimendi ahel. Järeldus 16. Võimaldab reguleerida määratud ja tegeliku kiiruse erinevust.
• Voolu piirav seade kontaktis 3. Kui sellel olev pinge suureneb, väheneb triaki avanemisnurk.

Kasutamine sarnane skeem tagab kollektori mootori täieliku juhtimise mis tahes režiimides. Tänu kiirenduse sunnitud juhtimisele on võimalik saavutada vajalik kiirenduskiirus seatud kiiruseni. Sellist regulaatorit saab kasutada kõigi kaasaegsete pesumasinate jaoks, mida kasutatakse muuks otstarbeks.