Методи за управление на DC двигател в ACS

Управлението на DC двигател в ACS предполага или промяна на скоростта на въртене пропорционално на определен управляващ сигнал, или поддържане на тази скорост непроменена под въздействието на външни дестабилизиращи фактори.

Има 4 основни метода за контрол, които прилагат горните принципи:

• управление на реостат-контактор;

• управление от системата «генератор-двигател» (G-D);

• управление по системата «контролиран изправител-D» (UV-D);

• управление на импулсите.

Подробно изучаване на тези методи е предмет на TAU и курс „Основи на електрическото задвижване“. Ще разгледаме само основните разпоредби, които са пряко свързани с електромеханиката.

Реостат-контакторно управление

Обикновено се използват три схеми:

• при регулиране на скоростта n от 0 до nnom, реостатът е включен във веригата на котвата (контрол на котвата);

• ако е необходимо да се получи n> nnom, реостатът се включва във веригата OF (полюсно управление);

• за регулиране на скоростта n <nnom и n> nnom, реостати се включват както във веригата на котвата, така и във веригата OF.

Горните схеми се използват за ръчно управление. Стъпковото превключване се използва за автоматично управление. Rра и Rrv с помощта на контактори (релета, електронни ключове).

Ако се изисква прецизен и плавен контрол на скоростта, броят на превключващите резистори и превключващите елементи трябва да бъде голям, което увеличава размера на системата, увеличава разходите и намалява надеждността.

Управление на G-D системата

Регулиране на скоростта от 0 до според схемата на фиг. произведени чрез регулиране Rv (Uпроменя от 0 на нном). За да се получи скорост на двигателя по -голяма от nnom — чрез промяна Rvd (намаляване на тока на ОВ на двигателя намалява основния му поток Ф, което води до увеличаване на скоростта n).

Превключвател S1 е проектиран да върти двигателя назад (да промени посоката на въртене на ротора му).

Тъй като управлението на D се осъществява чрез регулиране на относително малките токове на възбуждане D и D, то лесно се адаптира към задачите на ACS.

Недостатъкът на такава схема е големият размер на системата, теглото, ниската ефективност, тъй като има трикратно преобразуване на преобразуването на енергия (електрическо в механично и обратно и на всеки етап има загуби на енергия).

Управляван токоизправител — двигателна система

Системата «контролиран токоизправител — двигател» (виж фигурата) е подобна на предишната, но вместо електрически машинен източник на регулирано напрежение, състоящ се например от трифазен AC двигател и G = T, управляван, например се използва и трифазен тиристорен електронен токоизправител.

Управляващите сигнали се генерират от отделен блок за управление и осигуряват необходимия ъгъл на отваряне на тиристорите, пропорционален на управляващия сигнал Uу.

Предимствата на такава система са висока ефективност, малки размери и тегло.

Недостатъкът в сравнение с предишната верига (G-D) е влошаването на условията на превключване D поради пулсацията на тока на котвата, особено когато се захранва от еднофазна мрежа.

Контрол на импулсите

Импулсите на напрежение се подават към двигателя с помощта на импулсен чопър, модулиран (PWM, VIM) в съответствие с управляващото напрежение.

По този начин промяната в скоростта на въртене на котвата се постига не чрез промяна на управляващото напрежение, а чрез промяна на времето, през което номиналното напрежение се подава към двигателя. Очевидно е, че работата на двигателя се състои от редуващи се периоди на ускорение и забавяне (виж фигурата).

Ако тези периоди са малки в сравнение с общото ускорение и времето на спиране на котвата, тогава скоростта n няма време да достигне стационарните стойности nnom по време на ускорение или n = 0 по време на забавяне до края на всеки период, и е зададена определена средна скорост на навигация, чиято стойност се определя от относителната продължителност на активиране.

Следователно ACS изисква управляваща верига, чиято цел е да преобразува постоянен или променлив управляващ сигнал в последователност от управляващи импулси с относително време на включване, което е дадена функция от величината на този сигнал. Силови полупроводникови устройства се използват като превключващи елементи — полеви и биполярни транзистори, тиристори.