Принципът на управление на двигателя е сърцевината на областта на моторната технология, която включва принципа на работа на двигателя, методите за управление и практическите приложения и други аспекти. С развитието на съвременната индустрия, двигателят като важно устройство за преобразуване и пренос на енергия, неговата точност и ефективност на управление пряко влияят върху производителността и ефективността на цялата система. Ето защо едно-задълбочено разбиране и изучаване на принципа на моторния контрол има важно теоретично и практическо значение.
Първо, принципът на работа на двигателя
Моторът е устройство, което преобразува електрическата енергия в механична енергия и принципът му на работа се основава на закона за електромагнитната индукция и закона за електромагнитната сила. Според принципа на работа, моторът може да бъде разделен на две категории: DC мотор и AC мотор.
1. принципът на работа на DC мотор
Двигателят с постоянен ток е използването на поток от постоянен ток през намотката на арматурата и взаимодействието на намотката на магнитното поле, генерирайки въртящ момент за постигане на механично движение на устройството. Основната му структура включва арматура, магнитни полюси, четки и магнитно поле. Когато постоянният ток преминава през бобината на котвата, той създава магнитно поле, което взаимодейства между арматурата и магнитното поле, което генерира въртящ момент, който стартира двигателя да работи. Скоростта на DC двигателя може да се контролира чрез регулиране на напрежението на котвата или тока на котвата.
2. Принципът на работа на AC мотора
AC моторът е устройство, което използва постоянната промяна на AC тока, за да генерира въртящо се магнитно поле, като по този начин реализира механично движение. Според принципа на генериране на въртящо се магнитно поле, променливотоковият двигател може да бъде разделен на два вида асинхронен двигател и синхронен двигател. Асинхронните двигатели (известни също като индукционни двигатели) се основават на принципа на електромагнитната индукция. Когато AC ток преминава през намотките на статора, в статора се генерира въртящо се магнитно поле и роторът взаимодейства с въртящото се магнитно поле поради индукционния ефект, като по този начин генерира въртящ момент за задвижване на двигателя. Синхронният двигател се основава на скоростта на двигателя и честотата на захранване има фиксирана пропорционална връзка между работата на двигателя, неговата скорост и честота на захранване са строго синхронизирани.
Второ, методите за контрол на двигателя
Методите за управление на двигателя включват главно контрол на скоростта, контрол на стартиране и контрол на спирането. Тези методи за контрол и техните принципи са описани подробно по-долу.
1. контрол на скоростта
Контролът на скоростта е най-важният и сложен аспект на управлението на двигателя. Съществуват различни методи за контрол на скоростта, включително управление на скоростта с деление на съпротивлението, управление на скоростта на преобразуване на честотата и векторно управление. Управлението на скоростта чрез разделяне на съпротивително напрежение е метод за намаляване на скоростта на двигателя чрез промяна на захранващото напрежение на двигателя, този метод е прост и лесен за изпълнение, но по-малко ефективен. Контролът на скоростта на преобразуване на честотата е метод за регулиране на скоростта на двигателя чрез промяна на честотата на променливотоковото захранване, подавано от захранването, този метод може да реализира широк диапазон на скоростта и висока ефективност. Векторното управление е по-усъвършенстван метод за управление, който реализира прецизното регулиране на скоростта и въртящия момент на двигателя чрез прецизно контролиране на тока и магнитното поле на двигателя и е подходящ за случаи с по-високи изисквания към производителността на двигателя.
2. Пусков контрол
Пусковият контрол е управлението на двигателя в процеса от стационарно състояние към работещо състояние. За асинхронните двигатели поради малкия си начален въртящ момент е необходимо да се използват някои специални методи за постигане на плавен старт. Общите методи за контрол на стартирането включват директно стартиране, стартиране с намалено напрежение и плавен старт. Въпреки че директното стартиране е просто, но стартовият ток е голям и въздействието върху електрическата мрежа е голямо; стартиране с намалено напрежение е да се намали стартовият ток чрез намаляване на захранващото напрежение; мекият старт е използването на силови електронни устройства за постигане на плавен контрол на процеса на стартиране на двигателя.
3. Контрол на спирачките
Управлението на спирането е управлението на двигателя от работещо състояние до стационарно състояние в процеса. Методите за управление на спирачките имат различни методи, включително енергийно спиране, спиране на заден ход и спиране с -обратно спиране. Спирането на потреблението на енергия е през намотката на статора в двигателя в DC мощността за създаване на спирачен въртящ момент; обратното спиране е чрез промяна на фазовата последователност на захранването на двигателя, за да се получи противоположна посока на въртене с въртящия момент на двигателя, за да се постигне спиране; feed{3}}back braking е използването на характеристиките на генериране на двигателя на механичната енергия, която ще се преобразува в електрическа енергия и ще се подава обратно в мрежата, за да се постигне спиране.
Трето, схемата на веригата за управление на двигателя
1. Схема на веригата за управление на двигателя с постоянен магнит
Това е принципната диаграма на веригата за управление на двигателя с постоянен магнит. Тази верига се използва за управление на управлението с постоянен магнит. Веригата използва превключващи елементи на AC триак за подобряване на характеристиките на комутация, тъй като двигателите с постоянен магнит са генератори и стандартните превключващи елементи на триак са трудни за правилно комутиране. Двигателите с постоянен магнит изискват пълно-изправяне на постоянен ток.
Променливотоковите двупосочни тиристори са свързани последователно от страната на променливотоковия вход на токоизправителния мост. Най-критичната част от инсталирането на SCR от DC страната на моста е справянето със забавеното включване-и времето близо до края на полу-цикъла. Веригата осигурява широк{4}}обхват на управление, така че превключващият елемент на AC триак да може да се задейства бързо или с ниска проводимост при слаби двигатели. AC резисторът и токоизправителят имат подобни номинални стойности на напрежението. Всички се основават на действителното натоварване на двигателя и изискванията за мрежово напрежение.
2. 555 Схема на IC PWM управление на двигателя с ограничител на тока
За осигуряване на бързи промени на скоростта на двигателя и обръщане на посоката на двигателя, четири изхода управляват MOSFET H-мостове. Устройствата с канал N- са MOSFET с по-ниска мощност на релсата, а каналът P- са MOSFET с мощност с горна релса. всички те се управляват от TC4469.
Малките серии резистори помагат за предотвратяване на трептения на гейта и забавят времето за преход на долното релсово устройство, което помага да се държи горното устройство изключено. Резисторни делители и ниско{1}}ценово-преместващи се транзистори могат лесно и икономично да се добавят, за да се поддържа 15VDC задвижване на гейт на горния-MOSFET на релсата за постигане на напрежение на двигателя над 12VDC.
При напрежение над 15 VDC обикновен линеен регулатор може да ги захранва от положително захранване на двигателя, тъй като ICM7555 и TC4469 изискват незначителен ток. За да защитим портата от преходни процеси на захранване, можем да използваме ценеров диод. Когато долният MOSFET в същото рамо на моста е "включен", се генерира високо dV/dT и кондензаторът от портата-към-източника помага да се държи горният MOSFET "изключен". Друго решение на тази ситуация е импедансът на задвижването на гейта на горния MOSFET да се поддържа нисък в състояние "OFF".
Сензорният резистор в заземяващия щифт на моста H- осигурява прост метод за отчитане на тока на двигателя импулс по импулс, независимо дали двигателят се върти напред или назад. Този сигнал се филтрира и се прилага към ICM7555, за да се попречи на генерирането на ШИМ, когато токът на двигателя надвишава разрешената стойност.
3. схема на веригата за управление на стъпковия двигател
Стъпковите двигатели осигуряват лесен, евтин-цена и точен контрол на позицията. Стъпковият двигател може да се задвижва от верига, монтирана близо до двигателя и управлявана от верига за дистанционно управление през дълъг кабел. Веригата е интересна с това, че мощността както към двигателя, така и към веригата на драйвера се предава по два проводника, които също предават управляващите сигнали.
LMC555 CMOS таймерна интегрална схема (IC1) генерира импулс от 200 микросекунди към стъпковия двигател и контролира неговата скорост. Скоростта на двигателя може да се променя чрез промяна на честотата на този импулс и за тази цел е предвиден променлив резистор R1. На изхода на IC1 (щифт 3) отрицателен тактов импулс задвижва вратата на захранващия FET IRL530N (Q1), който незабавно затваря и изключва драйверната платка от земята. Това прекъсване на захранването изпраща сигнал към драйвера на двигателя да задейства двигателя. Посоката на въртене се контролира от полярността на напрежението, приложено към веригата на драйвера през връзките L1 и L2.
MPSA05 биполярен NPN транзистор Q2 и MPSA55 PNP транзистори Q3 и Q4 инвертират импулсите от пин 3, издърпвайки изтичането на Q1 високо, когато Q1 е изключен. Превключвателят S1 задава посоката си чрез превключване на полярността. Бутон S2 стартира и спира двигателя чрез включване и изключване на часовника.
4. Схема на веригата за управление на PWM мотор с работа напред, назад и спирачка
Тази верига за управление на PWM мотор осигурява различни контроли за DC мотор. Можете да управлявате постояннотоков двигател за движение напред, назад или спирачка, докато спре.
Веригата използва MOSFET мост за задвижване на двигателя, управляван от редица логически порти и малки биполярни транзистори. Напрежението на двигателя може да бъде 10-20 волта, а токът трябва да бъде максимум 8 ампера. MOSFET-ите трябва да бъдат снабдени с подходящи радиатори. Входът V+ трябва да се захранва от работното напрежение на DC мотора (10-20 волта). Въпреки че MOSFET е проектиран за работа от 100 волта, можете да използвате максимум 20 волта, тъй като това напрежение се използва и за задвижване на портата, което обикновено е ограничено до 20 волта. Минималната стойност за това захранващо напрежение е 10 волта, тъй като вратата няма да се отвори напълно, ако напрежението падне под 10 волта. Можете да избирате от няколко вида 10-20 волтови DC двигатели за това приложение.
