Načelo krmiljenja motorja je jedro področja motorne tehnologije, ki vključuje princip delovanja motorja, metode krmiljenja in praktične aplikacije ter druge vidike. Z razvojem sodobne industrije motor kot pomembna naprava za pretvorbo in prenos energije, njegova natančnost in učinkovitost krmiljenja neposredno vplivata na zmogljivost in učinkovitost celotnega sistema. Zato ima-poglobljeno razumevanje in študij principa motoričnega nadzora pomemben teoretični in praktični pomen.
Prvič, načelo delovanja motorja
Motor je naprava, ki pretvarja električno energijo v mehansko, njegov princip delovanja pa temelji na zakonu elektromagnetne indukcije in zakonu elektromagnetne sile. Glede na princip delovanja lahko motor razdelimo v dve kategoriji: enosmerni motor in izmenični motor.
1. princip delovanja enosmernega motorja
DC motor je uporaba pretoka enosmernega toka skozi armaturno tuljavo in interakcijo tuljave magnetnega polja, ki ustvarja navor za doseganje mehanskega gibanja naprave. Njegova glavna struktura vključuje armaturo, magnetne pole, ščetke in magnetno polje. Ko gre enosmerni tok skozi tuljavo armature, ustvari magnetno polje, ki medsebojno deluje med armaturo in magnetnim poljem, kar ustvari navor, ki zažene motor. Hitrost enosmernega motorja je mogoče nadzorovati s prilagajanjem napetosti armature ali toka armature.
2. Načelo delovanja AC motorja
AC motor je naprava, ki uporablja stalno spremembo izmeničnega toka za ustvarjanje vrtljivega magnetnega polja in tako uresničuje mehansko gibanje. V skladu z načelom ustvarjanja vrtljivega magnetnega polja lahko izmenični motor razdelimo na asinhronski motor in sinhronski motor dve vrsti. Asinhroni motorji (znani tudi kot indukcijski motorji) temeljijo na principu elektromagnetne indukcije. Ko izmenični tok teče skozi navitja statorja, se v statorju ustvari rotirajoče magnetno polje, rotor pa zaradi indukcijskega učinka sodeluje z rotirajočim magnetnim poljem in tako ustvarja vrtilni moment za pogon motorja. Sinhroni motor temelji na hitrosti motorja in frekvenci napajanja ima fiksno sorazmerno razmerje med delovanjem motorja, njegova hitrost in frekvenca napajanja sta strogo sinhronizirani.
Drugič, metode nadzora motorja
Metode nadzora motorja vključujejo predvsem nadzor hitrosti, nadzor zagona in nadzor zaviranja. Te metode nadzora in njihova načela so podrobno opisana spodaj.
1. nadzor hitrosti
Nadzor hitrosti je najpomembnejši in najbolj zapleten vidik nadzora motorja. Obstajajo različne metode nadzora hitrosti, vključno z nadzorom hitrosti z delitvijo upora napetosti, nadzorom hitrosti frekvenčne pretvorbe in vektorskim nadzorom. Regulacija hitrosti z delitvijo uporne napetosti je metoda za zmanjšanje hitrosti motorja s spreminjanjem napajalne napetosti motorja, ta metoda je preprosta in enostavna za izvedbo, vendar manj učinkovita. Nadzor hitrosti frekvenčne pretvorbe je metoda za uravnavanje hitrosti motorja s spreminjanjem frekvence izmeničnega toka, ki ga dovaja napajalnik, ta metoda lahko doseže širok razpon hitrosti in visoko učinkovitost. Vektorsko krmiljenje je naprednejša metoda krmiljenja, ki realizira natančno prilagoditev hitrosti in navora motorja z natančnim krmiljenjem toka in magnetnega polja motorja in je primerna za priložnosti z višjimi zahtevami glede zmogljivosti motorja.
2. Nadzor zagona
Krmiljenje zagona je krmiljenje motorja v procesu iz stanja mirovanja v stanje delovanja. Pri asinhronih motorjih je zagonski moment majhen, zato je treba za nemoten zagon uporabiti nekaj posebnih metod. Običajni načini nadzora zagona vključujejo neposredni zagon, zagon z zmanjšano napetostjo in mehak zagon. Čeprav je neposredni zagon preprost, je začetni tok velik in vpliv na električno omrežje je velik; zagon z zmanjšano napetostjo je zmanjšanje zagonskega toka z zmanjšanjem napajalne napetosti; mehak zagon je uporaba močnostnih elektronskih naprav za doseganje gladkega nadzora procesa zagona motorja.
3. Nadzor zaviranja
Krmiljenje zaviranja je krmiljenje motorja iz stanja delovanja v stanje mirovanja v procesu. Metode nadzora zavor imajo različne metode, vključno z energijskim zaviranjem, vzvratnim zaviranjem in-povratnim zaviranjem. Zaviranje s porabo energije poteka prek navitja statorja v motorju v enosmerno moč za ustvarjanje zavornega navora; vzvratno zaviranje je s spreminjanjem zaporedja faz napajanja motorja, da se ustvari nasprotna smer vrtenja z navorom motorja, da se doseže zaviranje; povratno zaviranje je uporaba motorjevih proizvodnih značilnosti mehanske energije, ki se pretvori v električno energijo in vrne nazaj v omrežje, da se doseže zaviranje.
Tretjič, shema krmilnega vezja motorja
1. diagram krmilnega vezja motorja s trajnim magnetom
To je shematski diagram krmilnega vezja motorja s trajnim magnetom. To vezje se uporablja za krmiljenje trajnega magneta. Vezje uporablja preklopne elemente AC triac za izboljšanje komutacijskih karakteristik, ker so motorji s trajnimi magneti generatorji in je standardne preklopne elemente triac težko pravilno preklopiti. Motorji s trajnimi magneti zahtevajo polno{3}}usmerjanje enosmernega toka.
AC dvosmerni tiristorji so zaporedno vezani na AC vhodno stran usmerniškega mostu. Najbolj kritičen del namestitve SCR na strani mostu z enosmernim tokom se ukvarja z zakasnjenim vklopom-in časom blizu konca polovice-cikla. Vezje zagotavlja -krmiljenje širokega razpona, tako da se preklopni element AC triac lahko sproži hitro ali z nizko prevodnostjo pri nizkih motorjih. AC upor in usmernik imata podobne vrednosti napetosti. Vsi temeljijo na dejanski obremenitvi motorja in zahtevah po napetosti omrežja.
2. 555 Shema krmilnega vezja motorja IC PWM z omejevalnikom toka
Za zagotavljanje hitrih sprememb hitrosti motorja in obračanja smeri motorja štirje izhodi poganjajo mostove MOSFET H-. N-kanalne naprave so MOSFET-ji z nižjo močjo tirnice, kanal P- pa so MOSFET-ji z zgornjo močjo. vse jih poganja TC4469.
Majhni serijski upori pomagajo preprečiti nihanje vrat in upočasnijo prehodni čas naprave spodnje tirnice, kar pomaga ohranjati zgornjo napravo izklopljeno. Uporovne delilnike in nizkocenovne-prestavne tranzistorje je mogoče preprosto in ekonomično dodati za vzdrževanje pogona vrat 15 VDC zgornjega-tirnega MOSFET-a, da se doseže napetost motorja nad 12 VDC.
Pri napetostih nad 15 VDC jih lahko preprost linearni regulator napaja iz pozitivnega napajanja motorja, ker ICM7555 in TC4469 potrebujeta zanemarljiv tok. Za zaščito vrat pred prehodnimi pojavi moči lahko uporabimo Zenerjevo diodo. Ko je spodnji MOSFET v istem kraku mostu "vklopljen", se ustvari visok dV/dT in kondenzator od vrat-do-vira pomaga ohranjati zgornji MOSFET "izklopljen". Druga rešitev za to situacijo je, da impedanca pogona vrat zgornjega MOSFET-a ostane nizka v stanju "OFF".
Zaznavni upor v ozemljitvenem zatiču mostu H- omogoča preprosto metodo zaznavanja toka motorja impulz za impulzom, ne glede na to, ali se motor vrti naprej ali nazaj. Ta signal se filtrira in uporabi za ICM7555, da se prepreči generiranje PWM, ko tok motorja preseže dovoljeno vrednost.
3. shema krmilnega vezja koračnega motorja
Koračni motorji zagotavljajo preprosto, poceni-cenovno in natančno krmiljenje položaja. Koračni motor lahko poganja vezje, ki je nameščeno blizu motorja in ga krmili vezje za daljinsko upravljanje prek dolgega kabla. Vezje je zanimivo v tem, da se moč motorja in gonilnika prenaša po dveh žicah, ki prav tako prenašata krmilne signale.
Integrirano vezje časovnika LMC555 CMOS (IC1) ustvari 200 mikrosekundni impulz za koračni motor in nadzoruje njegovo hitrost. Hitrost motorja je mogoče spremeniti s spreminjanjem frekvence tega impulza in za ta namen je na voljo spremenljivi upor R1. Na izhodu IC1 (nožica 3) negativni urni impulz poganja vrata močnostnega FET-ja IRL530N (Q1), ki se takoj zapre in odklopi gonilniško ploščo od tal. Ta prekinitev napajanja pošlje signal gonilniku motorja, naj pospeši motor. Smer vrtenja je krmiljena s polarnostjo napetosti, ki se uporablja za vezje gonilnika prek povezav L1 in L2.
MPSA05 bipolarni NPN tranzistor Q2 in MPSA55 PNP tranzistorja Q3 in Q4 invertirajo impulze iz zatiča 3 in potegnejo odtok Q1 visoko, ko je Q1 izklopljen. Preklopno stikalo S1 nastavi svojo smer s preklopom polarnosti. Tipka S2 zažene in ustavi motor z vklopom in izklopom ure.
4. Shema krmilnega vezja motorja PWM z delovanjem naprej, nazaj in zavoro
To krmilno vezje motorja PWM zagotavlja različne kontrole za enosmerni motor. Motor na enosmerni tok lahko krmilite tako, da vozi naprej, nazaj ali zavira, dokler se ne ustavi.
Vezje uporablja most MOSFET za pogon motorja, ki ga krmilijo številna logična vrata in majhni bipolarni tranzistorji. Napetost motorja je lahko 10-20 voltov, tok pa mora biti največ 8 amperov. MOSFET-ji morajo biti opremljeni z ustreznimi hladilniki. Vhod V+ naj se napaja z delovno napetostjo enosmernega motorja (10-20 voltov). Čeprav je MOSFET zasnovan za 100-voltno delovanje, lahko uporabite največ 20 voltov, ker se ta napetost uporablja tudi za pogon vrat, ki je običajno omejena na 20 voltov. Najmanjša vrednost za to napajalno napetost je 10 voltov, ker se vrata ne bodo popolnoma odprla, če napetost pade pod 10 voltov. Za to aplikacijo lahko izbirate med več vrstami 10-20 voltnih enosmernih motorjev.
