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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Controllo del motore del collettore. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / motori elettrici L'articolo descrive uno schema per mantenere automaticamente la velocità di rotazione di un motore elettrico a collettore CC (EM) (Fig. 1), che non richiede uno speciale sensore di velocità. La sua particolarità sta nel fatto che la velocità di rotazione dell'EM è determinata dall'entità della tensione sull'armatura rotante per inerzia (con un carico sull'albero) nei momenti di disconnessioni ripetute regolarmente a breve termine dalla fonte di alimentazione .
Il controllo della velocità viene eseguito in ampiezza di impulso utilizzando la tensione sopra menzionata come feedback negativo per il circuito di controllo. La velocità di rotazione EM viene mantenuta automaticamente all'interno della zona, che ha un massimo e un minimo impostati, ed è impostata da una tensione esterna da un regolatore di velocità manuale o software. La larghezza della zona di controllo è pari a:
dove sei+ - tensione di saturazione positiva dell'uscita OS, V; U- - tensione di saturazione negativa dell'uscita OS, V; R1' - resistenza della parte messa a terra del resistore R1, Ohm. La larghezza della zona di controllo sotto forma di deviazione del numero di giri ΔN ED può essere rappresentata dall'espressione
dove: N è il numero di giri dell'albero EM per unità di tempo alla tensione nominale di alimentazione dell'indotto U2. Al variare della tensione di alimentazione U2, oltre che del valore del carico, la velocità dell'albero EM viene automaticamente mantenuta all'interno della zona di controllo impostata. Strutturalmente, il circuito di controllo può essere rappresentato sotto forma di due blocchi: un regolatore e un amplificatore chiave A1 (Fig. 2). La figura 1 mostra il motore elettrico M1 con eccitazione da un magnete permanente. Se nell'ED viene utilizzato un avvolgimento di eccitazione, la sua tensione di alimentazione deve essere stabile.
Se questa tensione è instabile, si verifica ancora il controllo della velocità con una variazione del carico, ma ogni tensione dell'avvolgimento di eccitazione corrisponde alla propria velocità EM mantenuta automaticamente al variare del carico. La variazione del carico e della tensione di alimentazione dell'indotto corrisponde all'effetto inversamente proporzionale all'effetto perturbatore della velocità EM all'interno della zona di controllo stabilita. Secondo la classificazione in automazione, questo è un controllo automatico proporzionale. L'ampiezza della zona di controllo diminuisce al diminuire della velocità di rotazione impostata e viceversa, in quanto dipende dalla posizione dello slider della resistenza variabile R1 (cioè dalla resistenza R1'), e quindi dalla velocità EM. Pertanto, il rapporto tra la larghezza della zona di controllo e la velocità di rotazione dell'EM rimane costante quando si imposta qualsiasi velocità. Questa proprietà utile non verrà osservata durante il funzionamento da una sorgente di tensione di controllo esterna con un'impedenza di uscita costante. l'alimentazione per l'amplificatore operazionale selezionato (±U1) può essere utilizzata anche per alimentare il regolatore di velocità EM (R1), ma deve essere stabile. L'armatura EM è alimentata da una sorgente U2 separata. Se la tensione U2=U1, il resistore R6 non è installato e viene saldato un ponticello al posto di R5. La tensione U2 dovrebbe essere sempre leggermente superiore alla tensione di alimentazione nominale dell'EM selezionato per poter mantenere una velocità costante quando si imposta il suo valore massimo. Tuttavia, non richiede stabilizzazione. Considera il funzionamento del regolatore. Consideriamo che il cursore del resistore variabile R1 sia impostato approssimativamente nella posizione centrale. L'amplificatore operazionale DA1, le catene C1-R3 e R4-R1' formano un generatore di impulsi rettangolare. Con impulsi positivi dall'uscita DA1, l'armatura M1, attraverso l'amplificatore chiave A1, riceve energia dalla sorgente U2 e ruota, il diodo VD1 è bloccato dalla tensione inversa in questo momento, il condensatore C1 viene caricato attraverso il resistore R3. Quando la tensione su C1 supera la tensione sull'ingresso non invertente DA1, la sua uscita passa alla polarità negativa, l'interruttore A1 scollega M1 dalla sorgente U2, ma la sua armatura, insieme al carico, continua a ruotare per inerzia (cortocircuito l'arresto a lungo termine dell'ED ne riduce solo leggermente la velocità). Se allo stesso tempo la tensione sull'armatura dell'ED risulta essere inferiore alla tensione su C1, allora questo condensatore è collegato all'armatura dell'ED attraverso il diodo aperto VD1 e la tensione ai loro capi (tenendo conto la caduta di tensione su VD1) si equalizza. L'uscita del generatore entra nella fase positiva del ciclo di generazione a partire da questa tensione. Allo stesso tempo, ED sta guadagnando slancio. I resistori R1, R4 formano un partitore di tensione prelevato dall'uscita DA1 e creano un feedback positivo, che fornisce le condizioni per la generazione e l'isteresi della tensione di uscita dell'amplificatore operazionale quando viene commutato. La zona di controllo della velocità EM è equivalente a questa tensione. La presenza di una zona di controllo stabilita non significa che la velocità EM "perlustrerà" dal massimo al minimo all'interno di questa zona. Sarà mantenuto costante fino a quando il carico o la tensione di alimentazione non cambiano i suoi valori. Quindi la velocità ED verrà impostata su un nuovo livello stabile, ma non lascerà la zona. La regolamentazione all'interno della zona è regolare. La frequenza di funzionamento del circuito di controllo dipende dalla costante di tempo del circuito C1-R3, dalla tensione di alimentazione U2, dal carico EM, dalla velocità impostata e dall'isteresi dell'OS, dal momento di inerzia dell'armatura EM insieme al carico , ed è una funzione complessa. Tuttavia, scegliendo la costante di tempo C1-R3 e la resistenza R4, è facile impostare la modalità in cui la velocità EM sarà nella zona di controllo con la frequenza di commutazione desiderata con variazioni reali del carico EM e deviazioni nella sua tensione di alimentazione U2. Questo determina l'impostazione generale del regolatore per l'EM selezionato. Gli elementi del circuito e i loro parametri non sono critici. DA1 può anche essere 140UD12.Nel caso di utilizzo di un alimentatore unipolare U1, è possibile prendere un doppio amplificatore operazionale AS339N (LM339N, K140CA1, KR110CA2). Ha un'uscita a collettore aperto, che deve essere caricata con un resistore (nel circuito viene utilizzato un amplificatore operazionale). Oltre alla chiave, il cui circuito è mostrato in Fig. 2, è possibile utilizzare relè optoelettronici e transistor MIS. Per sopprimere le interferenze nella rete durante il funzionamento del regolatore, potrebbero essere necessarie misure aggiuntive, ad esempio lo smistamento dell'armatura dell'ED con un circuito RC. Ha poco o nessun effetto sul funzionamento del circuito di controllo. La velocità di rotazione dell'ED può essere misurata senza l'uso di un tachimetro, misurando la tensione all'armatura con un voltmetro a puntatore (l'inerzia del suo sistema in movimento attenuerà le increspature di tensione). Autore: V. Gusarov, Minsk
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