Μέθοδοι ελέγχου κινητήρα DC στο ACS

Ο έλεγχος ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος στο ACS συνεπάγεται είτε αλλαγή της ταχύτητας περιστροφής ανάλογα με ένα συγκεκριμένο σήμα ελέγχου, είτε διατήρηση αυτής της ταχύτητας αμετάβλητη υπό την επίδραση εξωτερικών παραγόντων αποσταθεροποίησης.

Υπάρχουν 4 κύριες μέθοδοι ελέγχου που εφαρμόζουν τις παραπάνω αρχές:

• έλεγχος ρεοστάτη-επαφέα?

• έλεγχος από το σύστημα «γεννήτρια-μοτέρ» (G-D).

• διαχείριση σύμφωνα με το σύστημα «ελεγχόμενου ανορθωτή-D» (UV-D).

• έλεγχος παρόρμησης.

Μια λεπτομερής μελέτη αυτών των μεθόδων είναι το αντικείμενο του μαθήματος TAU και του μαθήματος Basics of Electric Drive. Θα εξετάσουμε μόνο τις κύριες διατάξεις που σχετίζονται άμεσα με την ηλεκτρομηχανική.

Έλεγχος ρεοστάτη-επαφέα

Τρία σχήματα χρησιμοποιούνται συνήθως:

• κατά τη ρύθμιση της ταχύτητας n από 0 σε nnom, ο ρεοστάτης περιλαμβάνεται στο κύκλωμα οπλισμού (έλεγχος οπλισμού).

• Εάν είναι απαραίτητο να ληφθεί n> nnom, ο ρεοστάτης περιλαμβάνεται στο κύκλωμα OF (έλεγχος πόλου).

• για τη ρύθμιση της ταχύτητας n <nnom και n> nnom, περιλαμβάνονται ρεοστάτες τόσο στο κύκλωμα οπλισμού όσο και στο κύκλωμα OF.

Τα παραπάνω σχήματα χρησιμοποιούνται για χειροκίνητο έλεγχο.Η εναλλαγή βημάτων χρησιμοποιείται για αυτόματο έλεγχο. Rpa και Rrv με χρήση επαφών (ρελέ, ηλεκτρονικοί διακόπτες).

Εάν απαιτείται ακριβής και ομαλός έλεγχος ταχύτητας, ο αριθμός των αντιστάσεων μεταγωγής και των στοιχείων μεταγωγής πρέπει να είναι μεγάλος, γεγονός που αυξάνει το μέγεθος του συστήματος, αυξάνει το κόστος και μειώνει την αξιοπιστία.

Διαχείριση του Συστήματος G-D

Ρύθμιση ταχύτητας από 0 έως σύμφωνα με το διάγραμμα στο σχ. παράγονται με προσαρμογή του Rv (Αλλαγή από 0 σε nnom). Για να αποκτήσετε ταχύτητα κινητήρα μεγαλύτερη από nnom — αλλάζοντας το Rvd (η μείωση του ρεύματος του OB του κινητήρα μειώνει την κύρια ροή του Ф, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της ταχύτητας n).

Ο διακόπτης S1 έχει σχεδιαστεί για να αντιστρέφει τον κινητήρα (να αλλάζει την φορά περιστροφής του ρότορά του).

Εφόσον ο έλεγχος του D επιτυγχάνεται ρυθμίζοντας τα σχετικά μικρά ρεύματα διέγερσης D και D, προσαρμόζεται εύκολα σε εργασίες ACS.

Το μειονέκτημα ενός τέτοιου σχήματος είναι το μεγάλο μέγεθος του συστήματος, το βάρος, η χαμηλή απόδοση, αφού υπάρχει τριπλή μετατροπή της μετατροπής ενέργειας (ηλεκτρική σε μηχανική και αντίστροφα, και σε κάθε στάδιο υπάρχουν απώλειες ενέργειας).

Ελεγχόμενος Ανορθωτής - Σύστημα Μοτέρ

Το σύστημα "ελεγχόμενος ανορθωτής - κινητήρας" (δείτε την εικόνα) είναι παρόμοιο με το προηγούμενο, αλλά αντί για μια ηλεκτρική μηχανή πηγής ρυθμιζόμενης τάσης, που αποτελείται, για παράδειγμα, από έναν τριφασικό κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος και το ελεγχόμενο G = T, για Για παράδειγμα, χρησιμοποιείται επίσης ένας τριφασικός ηλεκτρονικός ανορθωτής θυρίστορ.

Τα σήματα ελέγχου παράγονται από μια ξεχωριστή μονάδα ελέγχου και παρέχουν την απαραίτητη γωνία ανοίγματος των θυρίστορ, ανάλογη με το σήμα ελέγχου Uy.

Τα πλεονεκτήματα ενός τέτοιου συστήματος είναι η υψηλή απόδοση, το μικρό μέγεθος και το βάρος.

Το μειονέκτημα σε σύγκριση με το προηγούμενο κύκλωμα (G-D) είναι η επιδείνωση των συνθηκών μεταγωγής D λόγω του κυματισμού του ρεύματος του οπλισμού, ειδικά όταν τροφοδοτείται από μονοφασικό δίκτυο.

Έλεγχος παρορμήσεων

Οι παλμοί τάσης τροφοδοτούνται στον κινητήρα χρησιμοποιώντας ένα διαμορφωμένο παλμικό κόφτη (PWM, VIM) σύμφωνα με την τάση ελέγχου.

Έτσι, η αλλαγή στην ταχύτητα περιστροφής του οπλισμού δεν επιτυγχάνεται με την αλλαγή της τάσης ελέγχου, αλλά με την αλλαγή του χρόνου κατά τον οποίο η ονομαστική τάση τροφοδοτείται στον κινητήρα. Είναι προφανές ότι η λειτουργία του κινητήρα αποτελείται από εναλλασσόμενες περιόδους επιτάχυνσης και επιβράδυνσης (βλ. σχήμα).

Εάν αυτές οι περίοδοι είναι μικρές σε σύγκριση με τη συνολική επιτάχυνση και το χρόνο διακοπής του οπλισμού, τότε η ταχύτητα n δεν έχει χρόνο να φτάσει τις σταθερές τιμές nnom κατά την επιτάχυνση ή n = 0 κατά την επιβράδυνση μέχρι το τέλος κάθε περιόδου και ορίζεται μια ορισμένη μέση ταχύτητα πλοήγησης, η τιμή της οποίας καθορίζεται από τη σχετική διάρκεια ενεργοποίησης.

Επομένως, το ACS απαιτεί ένα κύκλωμα ελέγχου του οποίου ο σκοπός είναι να μετατρέψει ένα σταθερό ή μεταβλητό σήμα ελέγχου σε μια ακολουθία παλμών ελέγχου με ένα σχετικό χρόνο ενεργοποίησης που είναι μια δεδομένη συνάρτηση του μεγέθους αυτού του σήματος. Οι συσκευές ημιαγωγών ισχύος χρησιμοποιούνται ως στοιχεία μεταγωγής — πεδίου και διπολικά τρανζίστορ, θυρίστορ.