Электронные схемы управления двигателем постоянного тока

Самые простые схемы управления вращением двигателя постоянного тока

Релейная схема реверса

Для переключения направления вращения, плюсовой сигнал нужно подать всего лишь на катушку одного из реле.

Мостовая схема на биполярных транзисторах

Применены однотипные транзисторы с обратной проводимостью NPN— проводят от коллектора к эмиттеру, открываются плюсом. Сопротивление перехода обратных NPN транзисторов немного меньше, чем упрямых PNP, потому используют их, чтобы несколько увеличить КПД устройства.

Мостовая схема на полевых транзисторах

Применены полевые транзисторы с разной проводимостью канала. Регулировку можно сделать, заменив постоянные резисторы R3, R4 на переменные, подстроечные.

Мостовая схема на транзисторах,управляемая от микроконтроллера

Применены транзисторы разной проводимости. Диоды нужны для защиты PIC контроллера управления от зависания или сброса. Гасят всплески напряжения при коммутации обмоток электродвигателя. Микроконтроллер L293D.

Заводской сборки мостовая схема на транзисторах, управляемая от микроконтроллера

Автор: Виталий Петрович. Украина, Лисичанск.

Источник

Двунаправленное управление двигателем постоянного тока

Всем здравствуйте. Схемы управления двигателями постоянного тока чаще всего выполняются с использованием широтно-импульсной модуляции. Преимущество — стабильный крутящий момент и практически полный диапазон регулирования от 0 до максимальной скорости. Режим переключения также предъявляет более низкие требования к охлаждению силовых ключевых элементов.

В этой схеме также используется принцип ШИМ. Обычные контроллеры имеют потенциометр для регулирования скорости, а переключение направления вращения выбирается отдельным переключателем. В этой конструкции используется только один потенциометр. Среднее положение соответствует нулевой скорости, и при повороте в одну или другую сторону двигатель начинает вращение в нужном направлении. В крайних положениях потенциометра скорость максимальная. Принципиальная схема этого регулятора представлена на рисунке.

Схему регулятора можно разделить на четыре основные части. IC1A определяет напряжение от бегунка управляющего потенциометром P1 и с помощью IC1B сдвигает выходной уровень постоянного тока генератора треугольной формы. Этот сигнал поступает на компараторы на операционных усилителях IC1C и IC1D.

На выходах обоих компараторов установлена ключи на MOSFET-транзисторах IRFZ44 и IRF4905. Двигатель постоянного тока подключается к центру к клеммной колодки K1. Поскольку двигатель и схемы управления имеют общий источник питания, схему можно использовать с напряжением примерно до 30В. Максимальный ток транзисторов IRFZ44 составляет 50А, но ток, проходящий через двигатель, скорее будет ограничен конструктивной особенностью и допустимой нагрузкой на печатной плате. Его можно увеличить, припаяв к дорожкам более толстый провод тем самым увеличить пропускной ток.

Схема контроллера выполнена на двухсторонней печатной плате размером 50х50 мм. Расположение компонентов на печатной плате показано, а также разводка показаны на рисунке.

Источник

Методы управления двигателем постоянного тока в САУ

Управление двигателем постоянного тока в САУ подразумевает либо изменение скорости вращения пропорционально некоторому сигналу управления, либо поддержание этой скорости неизменной при воздействии внешних дестабилизирующих факторов.

Используются 4 основные метода управления, реализующие перечисление выше принципы:

управление по системе «генератор-двигатель» (Г-Д);

управление по системе «управляемый выпрямитель –Д» (УВ-Д);

Подробное исследование этих способов – предмет ТАУ и курса «Основы электропривода». Мы рассмотрим только основные положения, имеющие непосредственное отношение к электромеханике.

Обычно используются 3 схемы:

при регулировке скорости n от 0 до nном в цепь якоря включают реостат (якорное управление);

при необходимости получить n > nном реостат включают в цепь ОВ (полюсное управление);

для регулирования скорости n nном реостаты включают как в цепь якоря, так и в цепь ОВ.

Читайте также:  Двигатель thp расход масла

Перечисленные схемы применяются при ручном управлении. Для автоматического управления используют ступенчатое переключение R ра и R рв с помощью контакторов (реле, электронных коммутаторов).

Если требуется точное и плавное регулирование скорости, число коммутируемых резисторов и элементов коммутации должно быть большим, из-за чего увеличиваются габариты системы, стоимость и снижается надежность.

Управление по системе Г-Д

Регулирование частоты вращения от 0 до по схеме рис. производится регулировкой R в (U гизменяется от 0 до n ном). Для получения скорости двигателя больше nном — изменением R вд (уменьшение тока ОВ двигателя уменьшает его основной поток Ф, что и приводит к увеличению скорости n).

Переключатель S1 предназначен для реверса двигателя (изменения направления вращения его ротора).

Поскольку управление Д осуществляется путем регулирования сравнительно малых токов возбуждения Г и Д, оно легко адаптируется к задачам САУ.

Недостаток такой схемы – большие габариты системы, масса, низкий КПД, поскольку здесь имеется трехкратное преобразование преобразование энергии (электрической в механическую и обратно, и на каждом этапе имеются потери энергии).

Управление по системе «управляемый выпрямитель – двигатель»

Система «управляемый выпрямитель – двигатель» (см. рисунок) похожа на предыдущую, но вместо электромашинного источника регулируемого напряжения, состоящего из, например, трехфазного, двигателя переменного тока и Г=Т, используется управляемый, например, тоже трехфазный тиристорный электронный выпрямитель.

Сигналы управления формируются отдельным блоком управления и обеспечивают требуемый угол открывания тиристоров, пропорциональный сигналу управления Uу.

Достоинства такой системы — высокий КПД, малые габариты и масса.

Недостатком по сравнению с предыдущей схемой (Г-Д) является ухудшение условий коммутации Д из-за пульсаций его тока якоря, особенно при питании от однофазной сети.

На двигатель с помощью импульсного прерывателя подаются импульсы напряжения, модулированные (ШИМ, ВИМ) в соответствии с управляющим напряжением.

Таким образом, изменение скорости вращения якоря достигается не за счет изменения напряжения управления, а путем изменения времени, в течение которого к двигателю подводится номинальное напряжение. Очевидно, что работа двигателя состоит из чередующихся периодов разгона и торможения (см. рисунок).

Если эти периоды малы по сравнению с полным временем разгона и остановки якоря, то скорость n не успевает к концу каждого периода достигать установившихся значений nном при разгоне или n = 0 при торможении, и устанавливается некоторая средняя скорость nср, величина которой определяется относительной продолжительностью включения.

Поэтому в САУ требуется схема управления, назначение которой – преобразование постоянного или изменяющегося сигнала управления в последовательность управляющих импульсов с относительной продолжительностью включения, являющейся заданной функцией величины этого сигнала. В качестве элементов коммутации используются силовые полупроводниковые приборы – полевые и биполярные транзисторы, тиристоры.

Источник

Управление двигателем постоянного тока

В автономных приложениях, таких как робототехника и электротранспорт, электродвигатели постоянного тока получили много большее распространение чем асинхронные машины. Связано это в первую очередь с тем что при питании от АКБ нет необходимости в преобразовании её напряжения в переменное, да ещё и определённой последовательности.

Но как же управлять таким электродвигателем? На первый взгляд, ответ очевиден. Скорость вращения электродвигателя постоянного тока прямо пропорциональна приложенному к нему напряжению. Т.е. очевидно, что нужен регулятор напряжения, а коммутировать реверс — дело техники.

Но при автономной работе, одним с ключевых показателей схемы является её эффективность — время работы от АКБ . А при использовании регулятора на нём будет падать сравнительно большая мощность аккумуляторной батареи. К тому же при прямом регулировании напряжения на электродвигателе, мы будем снижать момент, что очень критично в схемах для электротранспорта.

Читайте также:  После перегрева двигателя появился стук гидрокомпенсаторов

В этой статье речь пойдёт об эффективной базовой схеме управления электродвигателем постоянного тока на основе широтно-импульсной модуляции — ШИМ . Сам электродвигатель при этом подключается к АКБ через mosfet -транзисторы. Такое включение в зарубежной литературе именуют как Н-bridge ( Н -мост).

Принцип такого регулирования основан на том, что электродвигатель питается не постоянным напряжением, а импульсами высокой частоты одинаковой амплитуды, но разной длительности. Длительность импульса управляемая, т.е. среднее приложенное напряжение к электродвигателю будет зависеть от их длительности.

Генератор частоты 20 кГц построен на таймере 555 в моностабильном режиме. Коэффициент заполнения — ширину импульсов, регулируют переменным сопротивлением R2 , от 10 до 98 % .

С выхода генератора ВЧ импульсы поступают на специализированную микросхему — драйвер для mosfet -транзисторов. Микросхем TC4427А содержит в себе два драйвера с не инвертирующим выходом. В данном включении они запаралельлены.

Выход драйвера через переключатель « Reverce » управляет затворами VT1 , VT2 и VT3 , VT4 . К стокам этих транзисторов, которые работают в ключевом режиме, и подключается электродвигатель. Остановимся на работе H-bridge моста подробней.

В исходном состоянии (нет импульса управления), p -канальные транзисторы VT1 , VT3 открыты, а n -канальные VT2 , VT4 закрыты. Допустим, переключатель находится в верхнем по схеме положении. Когда последует импульс управления с драйвера DA1 , то VT1 закроется, а VT2 откроется. Двигатель окажется подключенным к источнику питания правым (по схеме) контактом через VT3 , левым через VT2 . И, в зависимости от установки R2 , будет вращаться с определённой скоростью в прямом (условно) направлении. Чтобы поменять направление вращения электродвигателя, достаточно поменять управляемую пару транзисторов переключателем « Reverce ». Отладку и испытание макетной платы устройства Вы можете посмотреть в конце статьи.

На печатной плате располагаются все элементы схемы, кроме задатчика скорости вращения — R2 и переключателя направления вращения — « Reverce ». Указанные на схеме транзисторы позволяют управлять электродвигателями постоянного тока с номинальным напряжением до 20 В и током до 40 А, естественно с соответствующим отводом от них тепла.

Источник

Радиосхемы Схемы электрические принципиальные

Мы в социальных сетях

Главное меню

Реклама на сайте

Электроника в быту

Управление двигателем постоянного тока

Во многих станках применяют электромоторы (ЭМ) постоянного тока. Они легко позволяют плавно управлять частотой вращения, изменяя постоянную составляющую напряжения на якорной обмотке, при постоянном напряжении обмотки возбуждения (0В).

Предлагаемая ниже схема позволяет управлять электромотором мощностью до 5 кВт.

Мощные ЭМ постоянного тока имеют несколько особенностей, которые необходимо учитывать:

а) нельзя подавать напряжение на якорь ЭМ без подачи номинального напряжения (обычно 180. 220 В) на обмотку возбуждения;

б) чтобы не повредить мотор, недопустимо сразу подавать при включении номинальное напряжение на якорную обмотку, из-за большого пускового тока, превышающего номинальный рабочий в десятки раз.

Приведенная схема позволяет обеспечить необходимый режим работы — плавный запуск и ручную установку нужной частоты вращения ЭМ.

Направление вращения изменится, если поменять полярность подключения проводов на обмотке возбуждения или якоре (делается это обязательно только при выключенном ЭМ).

В схеме применены два реле, что позволяет выполнить автоматическую защиту элементов схемы от перегрузки. Реле К1 является мощным пускателем, оно исключает вероятность включения ЭМ при установленной резистором R1 не нулевой начальной скорости. Для этого на оси переменного резистора R1 закрепляется рычаг, связанный с кнопкой SB2, которая замыкается (рычагом) только при максимальном значении сопротивления (R1) — это соответствует нулевой скорости.

Когда замкнуты контакты SB2, реле К1 при нажатии кнопки ПУСК (SB1) включится и своими контактами К1.1 самоблокируется, а контакты К1.2 включат электропривод.

Читайте также:  Проблемы в работе двигателя тойота

Реле К2 обеспечивает защиту от перегрузки при отсутствии тока в цепи обмотки возбуждения ЭМ. В этом случае контакты К2.1 отключат питание схемы.

Питается схема управления без трансформатора, непосредственно от сети через резистор R3.

Величина действующего значения напряжения на якорной обмотке устанавливается с помощью изменения резистором R1 угла открывания тиристоров VS1 и VS2. Тиристоры включены в плечи моста, что уменьшает число силовых элементов в схеме.

На однопереходном транзисторе VT2 собран генератор импульсов, синхронизированных с периодом пульсации сетевого напряжения. Транзистор VT1 усиливает импульсы по току, и через разделительный трансформатор Т1 они поступают на управляющие выводы тиристоров.

При выполнении конструкции тиристоры VS1, VS2 и диоды VD5, VD6 необходимо установить на теплоотводящую пластину (радиатор).

Часть схемы управления, выделенная на рисунке пунктиром, размещается на печатной плате .

Постоянные резисторы применены типа С2-23, переменный R1 — типа ППБ-15Т, R7 — СП—196, R3 — типа ПЭВ-25. Конденсаторы С1 и С2 любого типа, на рабочее напряжение не менее 100 В. Выпрямительные диоды VD1 . VD4 на ток 10 А и обратное напряжение 300 В, например Д231 Д231А Д232,Д232А,Д245,Д246.

Импульсный трансформатор Т1 выполнен на ферритовом кольце М2000НМ типоразмера К20х12х6 мм и намотан проводом ПЭЛШО диаметром 0,18 мм. Обмотка 1 и 2 содержат по 50 витков, а 3 — 80 витков.

Перед намоткой, острые грани сердечника нужно закруглить надфилем, чтобы исключить продавливание и замыкание витков.

При первоначальном включении схемы замеряем ток в цепи обмотки возбуждения (0В) и по закону Ома рассчитываем номинал резистора R2 так, чтобы срабатывало реле К2. Реле К2 может быть любым низковольтным (6. 9 В) — чем меньше напряжение срабатывания, тем лучше. При выборе резистора R2 необходимо учитывать также рассеиваемую на нем мощность. -ная ток в цепи 0В и напряжение на резисторе, ее легко посчитать по формуле P=UI. Вместо К2 и R2 лучше применять выпускаемые промышленностью специальные токовые реле, но они из-за узкой области применения не всем доступны. Токовое реле несложно изготовить самостоятельно, намотав на большем герконе примерно 20 витков проводом ПЭЛ диаметром 0.7. 1 мм.

Для настройки схемы управления вместо якорной цепи мотора подключаем лампу мощностью 300. 500 Вт и вольтметр. Необходимо убедиться в плавном изменении напряжения на лампе резистором R1 от нуля до максимума,

Иногда, из-за разброса параметров однопереходного транзистора, может потребоваться подбор номинала конденсатора С2 (от 0,1 до 0,68 мкФ) и резистора R7 (R7 устанавливает при минимальном значении сопротивления R1 максимум напряжения на нагрузке).

Если при правильном монтаже не открываются тиристоры, то необходимо поменять местами выводы во вторичных обмотках Т1. Неправильная фазировка управляющего напряжения, приходящего на тиристоры VS1 и VS2, не может их повредить. Для удобства контроля работы тиристоров управляющее напряжение допустимо подавать сначала на один тиристор, а потом на другой — если регулируется резистором R1 напряжение на нагрузке (лампе), фаза подключения импульсов управления правильная. При работе обоих тиристоров и настроенной схеме напряжение на нагрузке должно меняться от 0 до 190 В.

Исключить вероятность подачи максимального напряжения на якорную обмотку в момент включения можно и электронным способом, воспользовавшись схемой, аналогичной приведенной на рис 6.17. (Конденсатор С2 обеспечивает плавное нарастание выходного напряжения в момент включения, а в дальнейшем на работе схемы не сказывается.) В этом случае включатель SB2 не нужен

Источник

Adblock
detector