فولوديمير رينتيوك، زابوروجي، أوكرانيا

تقدم المقالة نظرة عامة مختصرة وتحليلًا للدوائر الشائعة المصممة للتحكم في المحركات المجمعة. التيار المباشربالإضافة إلى حلول الدوائر الأصلية وغير المعروفة

ربما تكون المحركات الكهربائية واحدة من أكثر منتجات الهندسة الكهربائية شعبية. وكما تخبرنا ويكيبيديا، فإن المحرك الكهربائي موجود آلة كهربائية(المحول الكهروميكانيكي) فيه الطاقة الكهربائيةتحويلها إلى الميكانيكية. يمكن اعتبار بداية تاريخها الاكتشاف الذي قام به مايكل فاراداي في عام 1821، والذي أثبت إمكانية دوران موصل في مجال مغناطيسي. لكن أول محرك كهربائي عملي إلى حد ما مزود بدوار دوار انتظر حتى عام 1834 لاختراعه. تم اختراعه من قبل موريتز هيرمان فون جاكوبي، المعروف لنا باسم بوريس سيمينوفيتش، أثناء عمله في كونيغسبيرغ. تتميز المحركات الكهربائية بمعلمتين رئيسيتين - سرعة دوران العمود (الدوار) وعزم الدوران المتطور على العمود. في خطة عامةتعتمد كلتا المعلمتين على الجهد الموفر للمحرك والتيار في لفاته. يوجد حاليًا عدد لا بأس به من أنواع المحركات الكهربائية، وبما أنه، كما لاحظت شخصيتنا الأدبية المعروفة كوزما بروتكوف، لا يمكن فهم اللامحدود، فلنتناول النظر في ميزات التحكم في محركات التيار المستمر (المشار إليها فيما يلي باسم مثل المحركات الكهربائية).

هناك نوعان من محركات التيار المستمر - هذه المحركات ذات المبدل المألوفة لدينا والمحركات بدون فرش (السائر). في الأول، يتم تشكيل المجال المغناطيسي المتناوب، الذي يضمن دوران عمود المحرك، بواسطة اللفات الدوارة، والتي يتم تشغيلها من خلال مبدل الفرشاة - المجمع. يتفاعل مع المجال المغناطيسي الثابت للجزء الثابت، مما يؤدي إلى تدوير الدوار. لتشغيل هذه المحركات، لا يلزم وجود مفاتيح خارجية، حيث يلعب المجمع دورها. يمكن تصنيع الجزء الثابت من نظام المغناطيس الدائم ومن المغناطيسات الكهربائية. في النوع الثاني من المحركات الكهربائية، تشكل اللفات الجزء الثابت من المحرك (الجزء الثابت)، ويتكون الجزء الدوار من مغناطيس دائم. هنا، يتم تشكيل مجال مغناطيسي متناوب عن طريق تبديل اللفات الجزء الثابت، والذي يتم تنفيذه بواسطة خارجي دائرة التحكم. محركات السائر ("محرك السائر" في املاء الانكليزي) أغلى بكثير من تلك التي يتم جمعها. هذه أجهزة معقدة للغاية ولها ميزاتها الخاصة. هُم وصف كامليتطلب منشورًا منفصلاً ويخرج عن نطاق هذه المقالة. للمزيد من معلومات كاملةبالنسبة للمحركات من هذا النوع وأنظمة التحكم الخاصة بها، يمكنك الرجوع، على سبيل المثال، إلى.

تعتبر المحركات المجمعة (الشكل 1) أرخص ولا تتطلب ذلك بشكل عام أنظمة معقدةإدارة. لتشغيلها، يكفي توفير جهد الإمداد (مصحح، ثابت!). تبدأ المشاكل في الظهور عندما يصبح من الضروري ضبط سرعة دوران عمود هذا المحرك أو في وضع خاص للتحكم في عزم الدوران. هناك ثلاثة عيوب رئيسية لهذه المحركات - وهذا هو عزم الدوران الصغير بسرعات دوران منخفضة (لذلك غالبًا ما يكون صندوق التروس مطلوبًا، وهذا ينعكس في تكلفة الهيكل ككل)، والتوليد مستوى عالالتداخل الكهرومغناطيسي والراديو (بسبب الاتصال المنزلق في المجمع) والموثوقية المنخفضة (بتعبير أدق، مورد صغير؛ والسبب في نفس المجمع). عند استخدام المحركات المجمعة، يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الاستهلاك الحالي وسرعة دوران الدوار يعتمدان على الحمل الموجود على العمود. تعد المحركات المصقولة أكثر تنوعًا وتستخدم على نطاق واسع، خاصة في التطبيقات منخفضة التكلفة حيث يكون السعر هو العامل المحدد.

نظرًا لأن سرعة دوران دوار محرك المجمع تعتمد أولاً وقبل كل شيء على الجهد الموفر للمحرك، فمن الطبيعي استخدام دوائر للتحكم فيه والتي لديها القدرة على ضبط أو ضبط جهد الخرج. مثل هذه الحلول التي يمكن العثور عليها على الإنترنت هي دوائر تعتمد على منظمات جهد قابلة للتعديل، وبما أن عصر المنظمات المنفصلة قد مضى منذ فترة طويلة، فمن المستحسن استخدام منظمات تعويض متكاملة غير مكلفة لهذا الغرض، على سبيل المثال. الخيارات الممكنةيظهر هذا المخطط في الشكل 2.

المخطط بدائي، لكنه يبدو ناجحا للغاية، والأهم من ذلك، غير مكلف. دعونا ننظر إلى الأمر من وجهة نظر مهندس. أولاً، هل من الممكن الحد من عزم دوران المحرك أو تياره؟ يتم حل هذه المشكلة عن طريق تركيب مقاوم إضافي. في الشكل 2 تم تسميته R LIM . حسابه متاح في المواصفات، لكنه يؤدي إلى تفاقم أداء الدائرة كمنظم للجهد (المزيد حول هذا أدناه). ثانيًا، أي من خيارات التحكم في السرعة أفضل؟ يوفر الخيار الموجود في الشكل 2أ خاصية تحكم خطية ملائمة، ولهذا السبب فهو أكثر شيوعًا. يحتوي الخيار الموجود في الشكل 2ب على استجابة غير خطية. لكن في الحالة الأولى، إذا انقطع الاتصال في المقاوم المتغير، فسنحصل على ذلك السرعة القصوىوفي الثانية - الحد الأدنى. أي واحد للاختيار يعتمد على التطبيق المحدد. الآن فكر في مثال واحد لمحرك ذي معلمات نموذجية: جهد التشغيل 12 فولت؛ الحد الأقصى لتيار التشغيل 1 أ. LM317 IC، اعتمادًا على اللواحق، لديه أقصى تيار للإخراج من 0.5 أمبير إلى 1.5 أمبير (انظر المواصفات؛ هناك دوائر متكاملة مماثلة ذات تيار أعلى) وحماية متقدمة (ضد الحمل الزائد وارتفاع درجة الحرارة). ومن هذا المنطلق، فهو يناسب مهمتنا تماما. المشاكل مخفية، كما هو الحال دائما، في التفاصيل. إذا تم جلب المحرك إلى أقصى قدر من الطاقة، وهو أمر واقعي جدًا لتطبيقنا، ففي IC، حتى مع الحد الأدنى من الفرق المسموح به بين جهد الإدخال V IN والخرج V OUT يساوي 3 V، سيتم تبديد الطاقة على الأقل

P = (V IN - V OUT) × I = 3 × 1 = 3 واط.

وبالتالي، هناك حاجة إلى المبرد. مرة أخرى السؤال هو - ما تبديد السلطة؟ بقوة 3 واط ؟ وهنا ليس كذلك. إذا لم تكن كسولًا جدًا وقمت بحساب الرسم البياني لتحميل IC اعتمادًا على جهد الخرج (من السهل القيام بذلك في Excel)، فسنحصل على أنه في ظل ظروفنا، سيتم تبديد الطاقة القصوى على IC ليس عند الحد الأقصى لجهد الخرج من المنظم، ولكن عند جهد خرج 7.5 فولت (انظر الشكل 3)، وسيكون حوالي 5.0 واط!

كما ترون، اتضح أن شيئا ما لم يعد رخيصا، ولكنه مرهق للغاية. لذلك فإن هذا النهج مناسب فقط للمحركات منخفضة الطاقة مع تيار تشغيل لا يزيد عن 0.25 أ. في هذه الحالة، ستكون الطاقة الموجودة على IC المنظم عند مستوى 1.2 واط، والتي ستكون مقبولة بالفعل.

المخرج هو استخدام طريقة تعديل عرض النبضة (PWM) للتحكم. وهو بالفعل الأكثر شيوعاً. جوهرها هو توفير نبضات مستطيلة أحادية القطب معدلة في مدة المحرك. ووفقاً لنظرية الإشارات، يوجد في بنية مثل هذا التسلسل مكون ثابت يتناسب مع النسبة τ/T، حيث: τ هي مدة النبضة، وT هي فترة التسلسل. وهي التي تتحكم في سرعة المحرك، وهو ما يميزها كمتكامل في هذا النظام. نظرًا لأن مرحلة الإخراج للمنظم المعتمد على PWM تعمل في الوضع الرئيسي، كقاعدة عامة، فإنها لا تحتاج إلى مشعات كبيرة لإزالة الحرارة، حتى مع قوى المحرك الكبيرة نسبيًا، كما أن كفاءة هذا المنظم أعلى بما لا يقاس من السابق واحد. في بعض الحالات، يمكنك استخدام محولات باك أو تعزيز DC / DC، ولكن لديهم عدد من القيود، على سبيل المثال، من حيث عمق تعديل الجهد الناتج والحد الأدنى من الحمل. لذلك، كقاعدة عامة، الحلول الأخرى أكثر شيوعا. يظهر تصميم الدائرة "الكلاسيكي" لمثل هذا المنظم في الشكل 4. يتم استخدامه كخانق (منظم) في نموذج السكك الحديدية الاحترافي.

يتم تجميع المذبذب على مكبر الصوت التشغيلي الأول، والمقارنة في الثانية. يتم تغذية الإشارة من المكثف C1 إلى دخل المقارنة، ومن خلال ضبط عتبة الاستجابة، يتم تشكيل إشارة مستطيلة مع النسبة المطلوبة τ/T (الشكل 5).

يتم ضبط نطاق الضبط عن طريق قطع المقاومات RV1 (أسرع) و RV3 (أبطأ)، ويتم التحكم في السرعة نفسها بواسطة المقاوم RV2 (السرعة). ألفت انتباه القراء إلى حقيقة أن مخططًا مشابهًا يتم تداوله على الإنترنت في المنتديات باللغة الروسية مع وجود أخطاء في تصنيفات المقسم الذي يحدد عتبة المقارنة. يتم التحكم في المحرك مباشرة من خلال مفتاح موجود على ترانزستور تأثير ميداني قوي من هذا النوع. ميزات هذا الترانزستور من نوع MOSFET هي تيار تشغيل كبير (30 أمبير تيار مستمر، وما يصل إلى 120 أمبير نبضة)، ومقاومة قناة مفتوحة منخفضة للغاية (40 مللي أوم)، وبالتالي، الحد الأدنى من فقدان الطاقة في الحالة المفتوحة.

ما هو أول شيء يجب الانتباه إليه عند استخدام مثل هذه المخططات؟ أولا، هو تنفيذ دائرة التحكم. هنا في المخطط (الشكل 4) يوجد عيب صغير. إذا كانت هناك مشاكل مع مرور الوقت في الاتصال المتحرك للمقاوم المتغير، فسنحصل على تسارع كامل شبه فوري للمحرك. هذا قد يؤدي إلى تلف أجهزتنا. ما هو الترياق؟ قم بتركيب مقاومة إضافية عالية المقاومة بدرجة كافية، على سبيل المثال، 300 كيلو أوم من خرج 5 من IC إلى سلك مشترك. في هذه الحالة، إذا فشل المنظم، سيتم إيقاف المحرك.

مشكلة أخرى مع مثل هذه المنظمات هي مرحلة الإخراج أو محرك المحرك. في مثل هذه الدوائر، يمكن تنفيذها على كل من الترانزستورات ذات التأثير الميداني وعلى الترانزستورات ثنائية القطب؛ هذا الأخير أرخص بما لا يقاس. ولكن في كل من الخيار الأول والثاني، من الضروري مراعاة بعض النقاط المهمة. للتحكم في ترانزستور تأثير المجال من نوع MOSFET، من الضروري توفير الشحن والتفريغ لسعة الإدخال الخاصة به، ويمكن أن تكون آلاف بيكوفاراد. إذا لم يتم استخدام المقاوم الموصول على التوالي مع البوابة (R6 في الشكل 4) أو كانت قيمته منخفضة جدًا، فقد يفشل مضخم العمليات عند ترددات محرك عالية نسبيًا. إذا كنت تستخدم فئة كبيرة R6، فسيبقى الترانزستور في المنطقة النشطة لخاصية النقل الخاصة به لفترة أطول، وبالتالي، لدينا زيادة في الخسائر وتسخين المفتاح.

ملاحظة أخرى للدائرة في الشكل 4. إن استخدام الصمام الثنائي الإضافي D2 ليس له أي معنى، نظرًا لأن هيكل الترانزستور BUZ11 يحتوي بالفعل على صمام ثنائي وقائي داخلي عالي السرعة مع أفضل أداءمن تلك المقدمة. من الواضح أيضًا أن الصمام الثنائي D1 غير ضروري ، حيث يسمح الترانزستور BUZ11 بتزويد جهد مصدر البوابة بمقدار ± 20 فولت ، ومن المستحيل عكس القطبية في دائرة التحكم بإمداد أحادي القطب ، وكذلك الفولتية فوق 12 فولت.

إذا تم استخدام الترانزستور ثنائي القطب، فستنشأ مشكلة توليد تيار أساسي كافٍ. كما تعلم، لتشبع مفتاح في ترانزستور ثنائي القطب، يجب أن يكون تيار قاعدته 0.06 على الأقل من تيار الحمل. من الواضح أن مكبر الصوت التشغيلي قد لا يوفر مثل هذا التيار. لهذا الغرض، في الواقع، منظم مماثل، والذي يستخدم، على سبيل المثال، في الشركة المصغرة الشهيرة PT-5201، يتم استخدام الترانزستور، وهو دائرة دارلينجتون. هنا نقطة مثيرة للاهتمام. أحيانًا تفشل هذه النقّانات الصغيرة، ولكن ليس بسبب ارتفاع درجة حرارة الترانزستور، كما قد يفترض المرء، ولكن بسبب ارتفاع درجة حرارة دائرة IC (الحد الأقصى درجة حرارة العمل+70 درجة مئوية) ترانزستور الإخراج (الحد الأقصى درجة الحرارة المسموح بها+150 درجة مئوية). في المنتجات التي استخدمها مؤلف المقال، تم الضغط عليه بالقرب من جسم IC ووضعه على الغراء، مما أدى إلى تسخين IC بشكل غير مقبول وكاد يسد المشتت الحراري. إذا صادفت مثل هذا الأداء، فمن الأفضل "فصل" الترانزستور عن IC وثنيه قدر الإمكان. لهذه المعرفة، تم منح مؤلف المقال مجموعة من الأدوات من Pro'sKit. كما ترون، يجب حل كل شيء ككل - لا تنظر فقط إلى الدوائر، ولكن أيضًا انتبه لتصميم المنظم ككل.

هناك بعض الدوائر الأكثر إثارة للاهتمام لوحدات تحكم PWM الأبسط. على سبيل المثال، تم نشر دائرتين تعتمدان على مضخم تشغيلي واحد في [

عندما يكون التحكم السلس والدقيق في سرعة وعزم دوران المحرك الكهربائي على نطاق واسع مطلوبًا، تكون هناك حاجة إلى دائرة تحكم في محرك التيار المستمر.

SIFU - يقوم نظام التحكم في الطور النبضي بإجراء تحويل جيبي لجهد التيار الكهربائي إلى سلسلة من النبضات المستطيلة تتبع مخرجات التحكم لثايرستور الطاقة. عند تشغيل الدائرة AC الجهدبقيمة اسمية تتراوح من 14 إلى 16 فولت، يتم تمريرها إلى مقوم الجسر ويتم تحويلها إلى جسر نابض، والذي لا يعمل فقط على تشغيل الهيكل، ولكن أيضًا على مزامنة تشغيل الجهاز. لا يعمل الصمام الثنائي D2 على تسهيل نبضات السعة C1. ثم تتبع النبضات "كاشف الصفر" المصنوع على عنصر مكبر الصوت التشغيلي LM324 DA1.1، المضمن في وضع المقارنة. على الرغم من عدم وجود نبضات، فإن الفولتية عند المدخلات المباشرة والعكسية لمضخم التشغيل هي نفسها تقريبًا ويكون جهاز المقارنة متوازنًا.

عندما يمر الجيوب الأنفية عبر نقطة الصفر، تظهر نبضات عند الإدخال العكسي للمقارن، مما يؤدي إلى تبديل المقارنة، ونتيجة لذلك يتم إنشاء نبضات ساعة مستطيلة عند خرج DA1.1، والتي تعتمد فترة تكرارها على الصفر نقطة. انظر إلى الأشكال الموجية لفهم كيفية عملها. من الأعلى إلى الأسفل: CT1، CT2، CT3.

تم تصميم دائرة التحكم في محرك التيار المستمر في البرنامج. يحتوي الأرشيف الذي يحتوي على النسخة الكاملة من البناء قيد النظر على ملف مشروع لهذا البرنامج. يمكنك فتحه ورؤية كيفية عمل هذه العقدة بصريًا، وبالتالي استخلاص الاستنتاجات النهائية حول التحكم في محرك التيار المستمر، قبل البدء في تجميع منتج محلي الصنع لراديو الهواة.

دعنا نعود إلى العمل - تتبع نبضات الساعة جهاز التكامل بمفتاح الترانزستور (C4، Q1)، حيث يتم إنشاء جهد سن المنشار. في اللحظة التي يمر فيها الطور عبر نقطة الصفر، تقوم نبضة المزامنة بإلغاء قفل الترانزستور الأول، الذي يقوم بتفريغ السعة C4. بعد اضمحلال النبض، يتم قفل الترانزستور وشحن السعة حتى وصول نبضة المزامنة التالية، ونتيجة لذلك يتم تشكيل جهد مسنن متزايد خطيًا على مجمع الترانزستور (مخطط ذبذبات KT4)، مثبتًا بواسطة مولد تيار مستقر على الترانزستور أحادي القطب T1.

يتم ضبط سعة جهد سن المنشار بحوالي 9 فولت بواسطة ضبط المقاوم RP1. يتم تطبيق هذا الجهد على الإدخال المباشر للمقارنة DA1.2. يتبع الجهد المرجعي الإدخال العكسي للمقارن DA1.2 وفي اللحظة التي يتجاوز فيها سعة جهد سن المنشار الجهد عند الإدخال العكسي، تنقلب المقارنة إلى الحالة المعاكسة ويتم إنشاء نبض عند خرجها (مخطط الذبذبات KT4).

ويتم تمييز النبضة من خلال سلسلة من مكونات الراديو المنفعلة R14 وC6 وتتبع إلى قاعدة الثانية الترانزستور ثنائي القطب، والذي بسبب هذا يفتح على محول نبضيتم تشكيل نبضات فتح الثايرستور السلطة. من خلال زيادة أو تقليل الجهد المرجعي، يمكنك ضبط دورة تشغيل النبضات في KT5.

لكننا لن نرى أي نبضات على مخطط ذبذبات KT5 حتى نضغط على مفتاح التبديل S1. عندما لا يتم الضغط عليه، فإن جهد الإمداد + 12 فولت من خلال نقاط الاتصال الأمامية من S1 إلى R12، يتبع D3 الإدخال العكسي DA1.2. نظرًا لأن هذا الجهد أعلى من جهد "المنشار" ، يتم إغلاق جهاز المقارنة ولا يتم إنشاء نبضات الثايرستور المفتوحة.

لمنع حالات الطوارئ وتعطل المحرك الكهربائي، إذا لم يتم ضبط وحدة التحكم في السرعة على "0"، تحتوي الدائرة على وحدة تسريع على العناصر C5، R13 مصممة لتسريع المحرك بشكل سلس.

عند الضغط على مفتاح التبديل S1، تفتح نقاط الاتصال وتبدأ السعة C5 في الشحن بسلاسة، ويقترب الجهد الموجود على اللوحة السلبية للمكثف من الصفر. يزداد الجهد عند المدخل المقلوب DA1.2 إلى قيمة الجهد المرجعي، ويبدأ جهاز المقارنة في توليد نبضات لفتح ثايرستور الطاقة. يتم تحديد وقت الشحن بواسطة مكونات الراديو C5، R13.

إذا كان من الضروري أثناء تشغيل المحرك ضبط سرعته، تتم إضافة وحدة التسارع والتباطؤ R21، C8، R22 إلى الدائرة. مع زيادة أو نقصان الجهد المرجعي، يتم شحن أو تفريغ السعة C8 بسلاسة، مما يلغي "الزيادة الحادة" في الجهد عند الإدخال العكسي، ونتيجة لذلك، يلغي الارتفاع الحاد في سرعة المحرك.

يتم استخدام المنظم للحفاظ على سرعة ثابتة في منطقة التحكم. يتكون المنظم على أساس مكبر للصوت التفاضلي مع جمع جهدين: المرجع و تعليق. يتكون الجهد المرجعي من المقاومة RP1 ويتبع من خلال المرشح على المكونات R20، C8، R21، الذي يؤدي وظائف وحدة التسارع والتباطؤ، ويدخل الإدخال العكسي DA1.3. مع زيادة الجهد المرجعي عند خرج DA1.3، ينخفض ​​جهد الخرج خطيًا.

يتبع جهد الخرج للمنظم الإدخال العكسي للمقارنة SIFU DA1.2 حيث يتحول، عند تلخيصه مع نبضات "المنشار"، إلى سلسلة من النبضات المستطيلة التي تتبع الثايرستور إلى الأقطاب الكهربائية. مع زيادة أو نقصان الجهد المرجعي، فإن جهد الخرج عند خرج وحدة الطاقة يزيد أو ينقص أيضًا. يوضح الرسم البياني اعتماد سرعة المحرك على الجهد المرجعي.

تم تصميم مقسم الجهد على المقاومات R22 و R23 المتصلة بالمدخل المباشر لمنظم DA1.3 للتخلص من طارئعندما تنقطع ردود الفعل.

عند تشغيل محرك الأقراص، يولد مولد التاكو جهدًا يتناسب مع سرعة المحرك الكهربائي. يذهب هذا الجهد إلى مدخلات كاشف الدقة DA1.4، DA2.1 المبني وفقًا لدائرة الموجة الكاملة الكلاسيكية. من خرجه، يتبع الجهد من خلال مرشح على المكونات السلبية C10، R30، R33 إلى مضخم قياس نظام التشغيل DA2.2. يتم استخدام مكبر الصوت لضبط جهد نظام التشغيل القادم من مولد السرعة. ينتقل الجهد من خرج DA2.2 إلى مدخل DA1.3 وإلى دائرة الحماية DA2.3.

تولد المقاومة RP1 دورات المحرك الكهربائي. عند التشغيل بدون تحميل، يكون الجهد عند خرج مضخم القياس أقل من الجهد عند الطرف السادس DA1.3، لذلك يعمل المحرك كمنظم.

مع زيادة الحمل على العمود، ينخفض ​​\u200b\u200bالجهد الذي تمت إزالته من مولد السرعة، ونتيجة لذلك، ينخفض ​​\u200b\u200bالجهد الناتج عن مكبر الصوت المتغير. عندما يكون هذا المستوى أقل من المستوى 5 من مضخم التشغيل DA1.3، سيدخل محرك الأقراص إلى منطقة التثبيت الحالية. إن تقليل الجهد عند المدخل غير المقلوب DA1.3 سوف يقلل الجهد عند خرجه، وبما أنه يعمل على مكبر الصوت المقلوب DA1.2، فإن ذلك سيزيد من زاوية فتح الثايرستور، وبالتالي زيادة المستوى عند الثايرستور. حديد التسليح للمحرك.

يتم تجميع الحماية من السرعة الزائدة على مكبر الصوت التشغيلي DA2.3، المضمن كمقارن. يستقبل مدخله المقلوب جهدًا مرجعيًا من المقسم R36، R37، RP3. تنظم المقاومة RP3 مستوى عملية الحماية. ينتقل الجهد من خرج مكبر الصوت DA2.2 إلى الإدخال المباشر DA2.3.

عندما يتم تجاوز السرعة فوق الاسمية، يتجاوز الإدخال المباشر للمقارنة عتبة إعداد الحماية التي تحددها المقاومة RP3 ومفاتيح المقارنة.

نظرًا لوجود ردود فعل إيجابية في الدائرة، يؤدي R38 إلى "إغلاق" المقارنة، ولا يسمح الصمام الثنائي VD12 بإعادة ضبط المقارنة. عندما يتم تشغيل الحماية، يتبع خرج المقارنة من خلال الصمام الثنائي VD14 إلى الإدخال العكسي 13 DA1.2 لـ SIFU، وبما أن جهد الحماية أعلى من مستوى "المنشار"، فإن خرج نبضات التحكم إلى أقطاب الكهرباء سيتم حظر الثايرستور الكهربائي على الفور.

يفتح الجهد الناتج من مقارنة الحماية DA2.3 الترانزستور VT4، الذي يقوم بتشغيل المرحل P1.1 ويضيء مؤشر LED للإشارة إلى وقوع حادث. سيكون من الممكن إزالة الحماية إذا تم إيقاف تشغيل محرك الأقراص بالكامل، وبعد توقف مؤقت لمدة 5 إلى 10 ثوانٍ، أعد توصيل الطاقة به.

يظهر جزء الطاقة لوحدة التحكم في الشكل أدناه:

يستخدم المحول Tr1 لتشغيل دائرة وحدة التحكم. يتم تجميع المقوم وفقًا لدائرة نصف جسر ويتضمن ثنائيات طاقة D1 و D2 واثنين من ثايرستور الطاقة T1 و T2 بالإضافة إلى الصمام الثنائي الواقي D3. يتم تشغيل ملف الإثارة بواسطة محول ومقوم منفصل خاص به. إذا لم يكن المحرك مزودًا بمولد سرعة، فيمكن تنفيذ نظام التشغيل للتحكم في السرعة بالطريقة الآتية:

إذا تم استخدام محول تيار، فيجب ضبط وصلة العبور P1 على دائرة التحكم في محرك التيار المستمر على الوضع 1-3.

يمكنك أيضًا استخدام مستشعر جهد المحرك:

مستشعر جهد عضو الإنتاج عبارة عن مقسم مرشح متصل مباشرة بأطراف عضو الإنتاج. تم تكوين محرك الأقراص على النحو التالي. يتم تحويل المقاومات "المرجعية" و"Scaling Uoc" إلى الموضع الأوسط. يتم ملتوية المقاومة R5 لمستشعر جهد المحرك إلى الحد الأدنى. نقوم بتشغيل محرك الأقراص وضبط جهد المحرك على حوالي 110 فولت. من خلال قياس جهد المحرك، نبدأ في تدوير المقاومة R5. عند نقطة معينة من التغيير، سيبدأ جهد عضو الإنتاج في الانخفاض، مما يدل على أن نظام التشغيل يعمل.

يتم رسم لوحة الدوائر المطبوعة للتحكم في محرك التيار المستمر في البرنامج ويمكنك بسهولة إنشاء لوحة دوائر مطبوعة بيديك باستخدام الطريقة

لنبدأ في إعداد التصميم عن طريق فحص جهد الإمداد في المضخم op-amp DA1, DA2. يوصى بتثبيت الدوائر الدقيقة في المقابس. ثم نتحقق من الأشكال الموجية عند نقاط التحكم CT1، CT2، CT3. عند النقطة CT4. يجب أن نرى نبضات سن المنشار عندما يكون الزر مفتوحًا.

باستخدام مقاومة القطع RP1، قمنا بضبط تأرجح "المنشار" على حوالي 9 فولت. عند نقطة التحكم CT3، تكون مدة النبضة حوالي 1.5 - 1.8 مللي ثانية، إذا لم نرى ذلك، فمن خلال تقليل المقاومة R4 نحقق المدة المطلوبة.

من خلال تدوير ذراع RR1 عند نقطة التحكم KT5، نتحكم في التغيير في دورة تشغيل النبضات من الحد الأقصى إلى اختفائها الكامل عند الحد الأدنى من المقاومة RR1. في هذه الحالة، يجب أن يتغير سطوع المصباح الكهربائي المتصل بوحدة الطاقة، والتي قمنا بتوصيلها كحمل.

ثم نقوم بتوصيل وحدة التحكم بالمحرك ومولد السرعة. اضبط جهد المحرك RR1 على 40-50 فولت. يجب أن تكون المقاومة RP3 في الموضع الأوسط. عن طريق قياس الجهد عند عضو المحرك، قم بتدوير المقاومة RP3. عند نقطة معينة من الضبط، سيبدأ جهد عضو الإنتاج في الانخفاض، مما يدل على أن التغذية المرتدة قد نجحت.

إذا تم استخدام التغذية المرتدة لتيار عضو الإنتاج، يلزم وجود محول تيار، والذي يتم تضمينه في دائرة طاقة المقوم. تتم مناقشة دائرة معايرة المحولات الحالية أدناه. باختيار المقاومة، احصل على جهد متناوب قدره 2 ÷ 2.5 فولت عند خرج المحول. يجب أن تكون قوة الحمل RN1 مساوية لقوة المحرك

تذكر أنه لا ينصح بتشغيل المحول الحالي بدون مقاوم التحميل.

نقوم بتوصيل المحول الحالي بدائرة نظام التشغيل P1 و P2. في وقت التعديل، يوصى بفك الصمام الثنائي D12 حتى لا تكون هناك عملية حماية زائفة. تظهر مخططات الذبذبات عند نقاط التحكم KT8، KT9، KT10 في الشكل أدناه.

التعديل الإضافي هو نفسه كما في حالة استخدام مولد السرعة.

تم تصنيع وحدة التحكم في محرك DC يدويًا لآلة مملة. شاهد الصور في الأرشيف على الرابط الأخضر أعلاه.

حاليا، تستخدم محركات التيار المستمر على نطاق واسع في مختلف الصناعات. تُستخدم محركات التيار المستمر حيث يلزم التحكم السلس والدقيق في السرعة وعزم الدوران على نطاق واسع. سأتحدث في هذه المقالة عن إنشاء وحدة تحكم لمحرك التيار المستمر والتي من شأنها أن تسمح لك بتغيير سرعة عمود المحرك وتثبيت السرعة عند مستوى معين، بغض النظر عن الحمل على عمود المحرك.
يعتمد التطوير على مبدأ تشغيل محرك مؤازر بنظام تحكم أحادي الحلقة.
تتكون وحدة التحكم من العقد التالية:
- SIFU (نظام النبض - التحكم في الطور)
- منظم
- حماية
يظهر الرسم التخطيطي لمحرك الأقراص أدناه.

أكبر
دعونا نفكر في المخطط بمزيد من التفصيل.
لذلك، SIFU (نظام التحكم في الطور النبضي) - يحول الجهد الجيبي للشبكة إلى سلسلة من النبضات المستطيلة التي تذهب إلى أقطاب التحكم في ثايرستور الطاقة. عند تشغيل وحدة التحكم، يتم توفير جهد متناوب من 14 إلى 16 فولت إلى مقوم الجسر D1، حيث يتم تحويله إلى جهد نابض، والذي لا يعمل فقط على تشغيل الدائرة، ولكن أيضًا على مزامنة تشغيل محرك الأقراص . يمنع الصمام الثنائي D2 تجانس النبضات بواسطة المكثف C1. بعد ذلك، يتم تغذية النبضات إلى "كاشف الصفر" - DA1.1، الذي تم تجميعه على مضخم تشغيلي واحد للدائرة الدقيقة LM324، والذي يعمل في وضع المقارنة. في حين أنه لا يوجد نبض، فإن الفولتية عند المدخلات المباشرة والعكسية متساوية تقريبًا ويكون جهاز المقارنة في حالة متوازنة. عندما يمر الطور عبر "0"، عند الإدخال العكسي للمقارنة DA1.1، والذي يلعب دور "كاشف الصفر"، تظهر نبضات تقوم بتبديل المقارنة، ونتيجة لذلك يتم إنشاء نبضات ساعة مستطيلة عند ناتج DA1.1، حيث ترتبط فترة التكرار بشكل صارم بتقارب الطور من خلال "0".
فيما يلي مخططات الذبذبات التي تشرح مبدأ التشغيل.



من الأعلى إلى الأسفل: CT1، CT2، CT3.
تمت محاكاة الدائرة في Multisim 11. وهنا ملف المشروع. يمكنك تنزيل هذه العقدة وتشغيلها ومعرفة كيفية عملها.
بعد ذلك، يتم تغذية نبضات الساعة إلى جهاز التكامل باستخدام مفتاح الترانزستور (C4، Q1)، حيث يتم توليد جهد سن المنشار. في اللحظة التي يمر فيها الطور عبر "0"، يفتح نبض الساعة الترانزستور Q1، الذي يقوم بتفريغ المكثف C4. بعد اضمحلال النبضة، يغلق الترانزستور ويتم شحن المكثف حتى وصول نبضة المزامنة التالية، مما يؤدي إلى ظهور المجمع Q1 (تذبذب KT4). يتم تشكيل جهد سن المنشار المتزايد خطيًا، ويتم تثبيته بواسطة مولد تيار مستقر مصنوع على ترانزستور التأثير الميداني T1. يتم ضبط سعة "المنشار" التي تساوي 9V بواسطة المقاوم المتقلب RP1. يتم توفير الجهد "المنشار" إلى الإدخال المباشر للمقارنة DA1.2.
يتم توفير الجهد المرجعي إلى الإدخال العكسي للمقارنة DA1.2 وفي اللحظة التي يتجاوز فيها جهد سن المنشار قيمة الجهد عند الإدخال العكسي للمقارنة، يتم تشكيل مفاتيح المقارنة ونبض عند خرج المقارنة ( مذبذب KT4). يتم تمييز النبض من خلال السلسلة R14، C6 ويتم تغذيتها إلى قاعدة الترانزستور Q2. يفتح الترانزستور وتتشكل نبضات فتح الثايرستور على محول النبض Tr1. زيادة (تقليل) جهد العمل، تتغير دورة عمل النبضات في KT5.
وهنا الأشكال الموجية.



لكننا لن نرى أي نبضات في KT5 حتى نضغط على زر "ابدأ" - S1. عندما لا يتم الضغط على الزر، يتم تغذية جهد الإمداد + 12 فولت من خلال جهات الاتصال المغلقة عادة S1 على طول السلسلة R12، D3 إلى الإدخال العكسي DA1.2 ويساوي حوالي 11 فولت. نظرًا لأن هذا الجهد يتجاوز جهد "المنشار" الذي يساوي 9 فولت، يتم قفل المقارنة ولا يتم تشكيل نبضات التحكم لفتح الثايرستور. لمنع وقوع حادث وفشل المحرك، إذا لم يضبط المشغل وحدة التحكم في السرعة على "0"، توفر الدائرة وحدة تسارع C5، R13، والتي تستخدم لتسريع المحرك بشكل سلس. في وضع "ابدأ"، تعمل الدائرة على النحو التالي: عند الضغط على زر "ابدأ"، تفتح جهات الاتصال المغلقة عادة والمكثف C5 على طول السلسلة - "الأرض"، R13، - C5 يبدأ في الشحن بسلاسة ويبدأ الجهد على اللوحة السلبية للمكثف يميل تدريجيا إلى الصفر. في الوقت نفسه، يزداد الجهد عند المدخل المقلوب DA1.2 تدريجيًا إلى القيمة التي يحددها الجهد المرجعي، ويبدأ جهاز المقارنة في توليد نبضات تحكم لثايرستور الطاقة. يتم تحديد وقت الشحن بقيم C5، R13. إذا كان من الضروري أثناء تشغيل المحرك تغيير سرعته لتجنب الزيادات المفاجئة في السرعة، فإن الدائرة توفر وحدة "التسارع والتباطؤ" R21، C8، R22. مع زيادة (تناقص) الجهد المرجعي، يتم شحن (تفريغ) المكثف C8 بسلاسة، مما يمنع "الزيادة" الحادة في الجهد عند الإدخال العكسي لمكبر الصوت، ونتيجة لذلك، يمنع الارتفاع الحاد في سرعة المحرك .
الآن دعونا نلقي نظرة على كيفية عمله تحكم السرعة.
تم تصميم المنظم للحفاظ على سرعة المحرك الثابتة في منطقة التحكم. المنظم عبارة عن مضخم تفاضلي يجمع جهدين: الجهد المرجعي وجهد التغذية المرتدة. يتم ضبط الجهد المرجعي بواسطة المقاوم RP1 ويتم تغذيته من خلال المرشح R20، C8، R21، الذي يؤدي في نفس الوقت وظائف وحدة "التسارع - التباطؤ"، ويتم تغذيته إلى الإدخال العكسي لمنظم DA1.3 op-amp. مع زيادة الجهد المرجعي عند خرج op-amp DA1.3، ينخفض ​​جهد الخرج خطيًا.
يتم تغذية جهد الخرج للمنظم إلى الإدخال العكسي لجهاز المقارنة SIFU DA1.2 حيث، يتم تلخيصه بنبضات جهد سن المنشار، ويتم تحويله إلى سلسلة من النبضات المستطيلة التي تذهب إلى أقطاب التحكم في الثايرستور. مع زيادة (نقصان) الجهد المرجعي ، يزداد (ينقص) جهد الخرج عند خرج وحدة الطاقة أيضًا.
يوضح هذا الرسم البياني العلاقة بين سرعة المحرك والجهد المرجعي.



يتم إعطاء قيم RPM للمحرك كمثال.
يعمل مقسم الجهد R22، R23، المتصل بالمدخل المباشر لمنظم DA1.3، على منع وقوع حادث في المحرك عند انقطاع التغذية المرتدة (عندما ينقطع التغذية المرتدة، ينتقل المحرك إلى السرعة الزائدة).
عند تشغيل محرك الأقراص، يبدأ مولد السرعة في توليد جهد يتناسب مع سرعة المحرك. يتم توفير هذا الجهد لمدخل كاشف الدقة DA1.4، DA2.1 المجمع وفقًا لدائرة الموجة الكاملة. يتم تغذية الجهد الكهربي المأخوذ من خرج الكاشف الدقيق DA1.4، DA2.1 من خلال المرشح C10، R30، R33 إلى مضخم قياس التغذية الراجعة DA2.2. يعمل مكبر الصوت على ضبط جهد التغذية المرتدة القادم من مولد السرعة. الجهد الناتج من مخرج op-amp DA2.2. يذهب إلى مدخلات المنظم DA1.3 وإلى دائرة الحماية DA2.3.
يقوم المقاوم RP1 بضبط سرعة المحرك. عندما يعمل المحرك بدون تحميل، يكون الجهد عند خرج مضخم القياس أقل من الجهد عند الطرف 6 من المضخم op-amp DA1.3. ≈ +5 فولت، لذلك يعمل المحرك كمنظم. مع زيادة الحمل على عمود المحرك، ينخفض ​​\u200b\u200bالجهد المستلم من مولد السرعة، ونتيجة لذلك، ينخفض ​​\u200b\u200bالجهد الناتج عن مكبر الصوت المتغير.
عندما يكون هذا الجهد أقل من الجهد عند الطرف 5 من DU DA1.3، يدخل محرك الأقراص إلى منطقة التثبيت الحالية. يؤدي تقليل الجهد عند المدخل غير المقلوب لـ op-amp DA1.3 إلى انخفاض الجهد عند خرجه، وبما أنه يعمل على مضخم الصوت المقلوب DA1.2، فإن هذا يؤدي إلى زاوية فتح أكبر للثايرستور وبالتالي زيادة في جهد المحرك.
مخطط الحماية
تم تصميم الحماية من السرعة الزائدة لحماية المحرك من وقوع حادث في حالة حدوث زيادة حادة في سرعة المحرك المحددة. يتم تجميع الدائرة على op-amp DA2.3، ويتم توصيلها وفقًا لدائرة المقارنة. يتم توفير الجهد المرجعي للمدخل العكسي للمقارنة من المقسم R36، R37، RP3. يحدد المقاوم RP3 عتبة الحماية. يتم توفير الجهد من خرج مضخم القياس DA2.2 إلى الإدخال المباشر لمقارن الحماية DA2.3. عندما تتجاوز سرعة المحرك القيمة الاسمية، فإن الجهد عند الإدخال المباشر للمقارن يتجاوز عتبة إعداد الحماية التي يحددها RP3 - مفاتيح المقارنة. نظرًا لوجود ردود فعل إيجابية في الدائرة، يتسبب R38 في "انطباق" جهاز المقارنة، ويمنع وجود الصمام الثنائي VD12 جهاز المقارنة من إعادة الضبط. عندما يتم تشغيل الحماية، يتم تغذية الجهد من خرج مقارنة الحماية (≈ +11 فولت) من خلال الصمام الثنائي VD14 إلى الإدخال العكسي 13 DA1.2 لـ SIFU، وبما أن جهد الحماية يتجاوز جهد "المنشار" ( = 9v)، هناك حظر فوري لإصدار نبضات التحكم إلى أقطاب التحكم الثايرستور. يفتح الجهد الناتج من مقارنة الحماية DA2.3 الترانزستور VT4، مما يؤدي إلى تشغيل المرحل P1.1 وإشعال مصباح LED VL1 مما يشير إلى حالة الطوارئ. لا يمكنك إزالة الحماية إلا عن طريق إلغاء تنشيط محرك الأقراص تمامًا، وبعد توقف مؤقت لمدة 5 إلى 10 ثوانٍ، قم بتشغيله مرة أخرى.
جزء الطاقة من وحدة التحكم.
يظهر الرسم التخطيطي لقسم الطاقة أدناه.



تم تصميم المحول Tr1 لتشغيل دائرة وحدة التحكم. يتم تجميع المقوم المتحكم به وفقا لدائرة متناظرة نصف جسر ويحتوي على ثنائيات الطاقة D1، D2
واثنين من الثايرستورات الكهربائية T1 وT2 والصمام الثنائي الواقي D3. يتم تشغيل ملف الإثارة بواسطة محول ومقوم منفصل خاص به.
إذا لم يكن المحرك مزودًا بمولد سرعة، فيمكن إجراء التغذية الراجعة للتحكم في السرعة على النحو التالي:
1. استخدم محول التيار الموجود في دائرة إمداد الطاقة الخاصة بالمقوم المتحكم فيه



إذا تم استخدام محول تيار، فقم بوضع وصلة العبور P1 على دائرة وحدة التحكم
إلى الموضع 1-3، يعد ذلك ضروريًا لأنه مع زيادة الحمل، سيزداد تيار عضو الإنتاج، وبالتالي، سيزداد الجهد المزال من المحول الحالي أيضًا، لذلك يجب تطبيق جهد التغذية المرتدة على المحول العكسي
رقاقة الإخراج DA1.3. يمكنك أيضًا وضع تحويلة تيار قياسية، ولكن فقط في دائرة المحرك المحرك، بعد المقوم وإزالة إشارة التغذية المرتدة منه.
2. استخدم مستشعر جهد المحرك. يظهر الرسم البياني أدناه.



مستشعر جهد عضو الإنتاج عبارة عن مقسم مرشح ومتصل مباشرة بأطراف عضو المحرك. تم تكوين محرك الأقراص على النحو التالي. يتم ضبط المقاومات "Reference" و"Scaling Uoc" على الموضع الأوسط. يتم إحضار المقاوم R5 الخاص بمستشعر جهد المحرك إلى الموضع السفلي على "الأرض". نقوم بتشغيل محرك الأقراص وضبط الجهد عند عضو المحرك للمحرك على حوالي 110 فولت. من خلال التحكم في الجهد عند عضو المحرك، نبدأ في تدوير المقاوم R5. في لحظة معينة من التنظيم، سيبدأ جهد حديد التسليح في الانخفاض، وهذا يشير إلى أن ردود الفعل قد بدأت في العمل.
الآن دعنا ننتقل إلى تصميم وتعديل وحدة التحكم.
تم تصنيع وحدة التحكم على لوحة دوائر مطبوعة (ملف PCB)






يتم توصيل اللوحة بواسطة سلك MGTF بالموصل لسهولة التفكيك أثناء الإصلاحات.
جلسة
في وقت الضبط، تم تجميع جزء الطاقة عن طريق التركيب السطحي، حيث تم استخدام الحمل مصباح عاديساطع.



نبدأ التعديل عن طريق فحص جهد الإمداد وجهد الإمداد على مكبرات الصوت التشغيلية DA1، DA2. من المستحسن وضع الدوائر الدقيقة في المقابس. ثم نتحكم في مخططات الذبذبات عند نقاط التحكم CT1، CT2، CT3 (ترد مخططات الذبذبات عند هذه النقاط في بداية وصف SIFU). الآن، نضع راسم الذبذبات عند نقطة التحكم KT4. يجب أن يكون هناك نبضات مسننة، كما هو الحال في مخطط الذبذبات أعلاه (يجب أن يكون زر "ابدأ" مفتوحًا في هذه اللحظة). باستخدام المقاوم المتقلب RP1 ، تحتاج إلى ضبط تأرجح "المنشار" على 9 فولت ، وهذا أمر جيد جدًا نقطة مهمة، لأن التشغيل الإضافي للدائرة يعتمد عليه. نظرًا لأن الانتشار في معلمات ترانزستورات التأثير الميداني يمكن أن يكون مهمًا جدًا، فمن الممكن أن نطاق ضبط RP1 قد لا يكون كافيًا، ثم عن طريق تحديد قيمة المقاوم R10 لتحقيق النطاق المطلوب. عند نقطة التحكم KT3، يجب أن تكون مدة النبضة 1.5 - 1.8 مللي ثانية، إذا لم يكن الأمر كذلك، فمن خلال تحديد المقاوم R4 (في اتجاه التناقص) لتحقيق المدة المطلوبة.
من خلال تدوير منظم RR1 عند نقطة التحكم KT5، يمكنك التحكم في التغيير في دورة تشغيل النبضات من الحد الأقصى إلى اختفائها الكامل عند الموضع السفلي لشريط التمرير RR1. في هذه الحالة، يجب أن يتغير سطوع المصباح الكهربائي المتصل بوحدة الطاقة.
بعد ذلك، نقوم بتوصيل وحدة التحكم بالمحرك ومولد السرعة. قمنا بتعيين المنظم RR1
جهد المحرك حوالي 40-50 فولت. يجب ضبط المقاوم RP3 على الوضع الأوسط. من خلال التحكم في الجهد عند عضو المحرك، نبدأ في تدوير المقاوم RP3. في لحظة معينة من التنظيم، سيبدأ جهد حديد التسليح في الانخفاض، وهذا يشير إلى أن ردود الفعل قد بدأت في العمل. بالنسبة لأولئك الذين يرغبون في التجربة: لزيادة صلابة محرك الأقراص، يمكنك أيضًا زيادة المقاومة R24، وبالتالي زيادة كسب المنظم، أو زيادة المقاوم R32.
إذا تم استخدام ردود الفعل الحالية المحرك.
لهذا، كما ذكر أعلاه، يتم تضمين محول التيار في دائرة الطاقة.
المعدل الذي تسيطر عليه. دائرة معايرة المحول الحالي موضحة أدناه. من خلال اختيار المقاوم، احصل على جهد متناوب قدره ≈ 2 ÷ 2.5 فولت عند خرج المحول. يجب أن تتطابق قوة الحمل RN1 مع قوة المحرك.



انتباه! لا تقم بتشغيل محول تيار بدون مقاومة تحميل.
نقوم بتوصيل المحول الحالي بدائرة التغذية المرتدة P1 و P2. في وقت ضبط "المنظم" من المستحسن فك الصمام الثنائي D12 من أجل استبعاده انذار كاذبحماية.
يجب أن تكون مخططات الذبذبات عند نقاط التحكم KT8 وKT9 وKT10 كما في الشكل أدناه.



الإعدادات الإضافية هي نفسها كما في حالة استخدام مولد السرعة.
إذا تم استخدام التغذية المرتدة الجهد المحرك المحرك.
كما هو مذكور أعلاه، يمكن تطبيق التغذية الراجعة لجهد عضو الإنتاج، ولهذا يتم تجميع مستشعر جهد عضو الإنتاج. تم تكوين وحدة التحكم على النحو التالي. يتم ضبط المقاومات "Reference" و"Scaling Uoc" على الموضع الأوسط. يتم إحضار المقاوم R5 الخاص بمستشعر جهد المحرك إلى الموضع السفلي على "الأرض". نقوم بتشغيل محرك الأقراص وضبط الجهد عند عضو المحرك للمحرك على حوالي 110 فولت. من خلال التحكم في الجهد عند عضو المحرك، نبدأ في تدوير المقاوم R5. في لحظة معينة من التنظيم، سيبدأ جهد حديد التسليح في الانخفاض، وهذا يشير إلى أن ردود الفعل قد بدأت في العمل.
تم تصنيع وحدة التحكم هذه لآلة مملة. وهنا صورة لهذا الوحش






في هذه الآلة، تعطل مضخم الآلة الكهربائية، الذي كان يتحكم في محرك التيار المستمر لتحريك الطاولة.
هنا مضخم الطاقة.



بدلا من ذلك، تم صنعه هذه الكتلةإدارة.
إليكم صورة لمحرك DC نفسه.



تم تجميع وحدة التحكم على قاعدة عازلة حيث يتم وضع جميع العناصر الرئيسية.

يتم تركيب الثنائيات الكهربائية والثايرستور على المشتتات الحرارية. كما تم تصنيع لوحة بها موصلات حيث يتم إخراج الإشارات من نقاط التحكم في الدائرة. وقد تم ذلك من أجل سهولة الإعداد والإصلاح مباشرة على الجهاز.
هذه هي وحدة التحكم المثبتة في خزانة الطاقة الخاصة بالماكينة









تم تركيب لوحة تحكم صغيرة على الجانب الآخر من خزانة الطاقة.



على ذلك تقع:
- تبديل التبديل لتشغيل الوحدة
- تبديل وضع التشغيل. نظرًا لأن حركات الضبط لطاولة الماكينة ليست هناك حاجة إلى التحكم الدقيق وتثبيت الثورات، ففي هذه المرة يتم تحويل دائرة التغذية المرتدة.
- مقابض لضبط عدد الثورات. تم توفير مقاومتين متغيرتين، واحدة للتعديل الخشن، والثانية - متعددة الدورات - للضبط الدقيق للدورات المطلوبة للتجويف الخشن والناعم للجزء.
لمن يهمه الأمر، يوجد أدناه مقطع فيديو للجهاز قيد التشغيل. أولاً، تم عرض عملية حفر الثقب في لوح فولاذي بسمك 20 مم. ثم يتم عرض معدل تكرار دوران برغي تغذية طاولة الماكينة. عند هذه السرعة، يتم تغذية الجزء إلى القاطع، ويتم توفير سرعة برغي التغذية هذه بواسطة محرك DC، والذي تم في الواقع كل هذا من أجله.

كان أداء وحدة التحكم جيدًا، ولم تكن هناك أعطال أو حوادث.

في محركات التيار المستمر، يتم توليد عزم الدوران من خلال تفاعل بين مجالين مغناطيسيين: يتم إنشاء حقل واحد بواسطة ملف حقل ثابت والآخر عن طريق اللفات في عضو الإنتاج الدوار. لا تحتوي بعض محركات التيار المستمر على ملف مجال، وبدلاً من ذلك يتم تركيب مغناطيسات كبيرة دائمة للحفاظ على ثبات المجال المغناطيسي الثابت في جميع ظروف التشغيل.

على أية حال، فإن مبدأ تشغيل محرك التيار المستمر هو أن التيار الذي يمر عبر عضو الإنتاج يخلق مجالًا مغناطيسيًا يحاول التوافق مع المجال الثابت. وهكذا تدور المرساة:

لكن، جامع(هذا هو اسم مجموعة من شرائح النحاس المجزأة)، يكسر الاتصال الكهربائي مع الملف "المحاذي" بالفعل وينشط الملف الآخر (أو كما في مثال بسيطكما هو موضح أعلاه، يؤدي إلى زيادة إثارة نفس الدائرة في الاتجاه المعاكس)، مما يؤدي إلى إنشاء مجال مغناطيسي آخر غير محاذٍ يستمر في تدوير عضو الإنتاج. يتم الاتصال الكهربائي بين أجزاء المبدل الدوارة ومصدر الطاقة الثابت من خلال فرش الكربون. هذه الفرش تبلى بعد ذلك وقت محدد(مثل المجمع نفسه) وبالتالي يتطلب استبدالًا دوريًا.

يتم تصنيع معظم محركات التيار المستمر الصناعية بملفات حديد تسليح متعددة بدلاً من ملف واحد فقط كما هو موضح في الرسم التوضيحي المبسط أعلاه. تظهر هنا صورة للمحرك الكهربائي الكبير الذي يعمل بالتيار المستمر (1250 حصانًا) المستخدم لدفع العبارة، مع اللفات وعضو الإنتاج:

تُظهِر إحدى مجموعات الفرشاة لهذا المحرك الكهربائي لقطة مقربة لكل من فرشتي الكربون، وحامل زنبركي، ومجموعة متعددة من قضبان عاكس التيار التي تتلامس معها الفرشاة أثناء دوران عضو الإنتاج.

في محركات التيار المستمر، هناك العلاقة التاليةبين الكميات الميكانيكية والكهربائية:

عزم الدوران:

• اللحظة تتناسب طرديا مع القوة. حقل مغناطيسيحديد التسليح ، والذي بدوره يتناسب طرديا مع التيار الذي يمر عبر اللفات حديد التسليح ؛
• يتناسب عزم الدوران أيضًا بشكل مباشر مع قوة المجال المغناطيسي الثابت، والذي بدوره يتناسب طرديًا مع التيار الذي يمر عبر الملف المثير (في محرك بدون مغناطيس).

سرعة:

• السرعة محدودة بواسطة المجالات الكهرومغناطيسية الناتجة عن عضو الإنتاج عند الدوران في مجال مغناطيسي ثابت. يتناسب هذا المجال المغناطيسي بشكل مباشر مع سرعة دوران عضو الإنتاج، ويتناسب أيضًا بشكل مباشر مع قوة المجال المغناطيسي الثابت (والذي يتناسب طرديًا مع تيار الملف المثير في محرك كهربائي بدون مغناطيس)؛
• ولذلك، فإن السرعة تتناسب طرديا مع جهد المحرك؛

• كما أن السرعة تتناسب عكسيا مع قوة المجال المغناطيسي الثابت، والذي يتناسب طرديا مع التيار المار عبر اللفات المثيرة (في محرك بدون مغناطيس).

هناك طريقة بسيطة جدًا للتحكم في سرعة وعزم دوران محرك DC ثنائي الملف وهي التحكم في مقدار التيار الذي يمر عبر الملف الميداني:

تسمح المقاومة المتناقصة لمقاومة الإعداد الحالية بتدفق المزيد من التيار عبر ملف المحرك، مما يزيد من مجاله المغناطيسي. سيكون لهذا تأثيران على تشغيل المحرك: أولاً، سينتج المحرك عزم دوران أكبر من ذي قبل (لنفس القدر من تيار عضو الإنتاج)، نظرًا لأن المجال المغناطيسي الأقوى لعضو الإنتاج سيؤثر على عضو الإنتاج؛ ثانيًا، ستنخفض سرعة المحرك حيث سيتم إنشاء قوة دافعة كهربية خلفية كبيرة بواسطة عضو الإنتاج الدوار بنفس سرعة الدوران، وسيحاول هذا القوة الدافعة الكهربية الخلفية بشكل طبيعي مساواة جهد مصدر التيار المستمر المطبق. من ناحية أخرى، يمكننا زيادة سرعة محرك التيار المستمر (وتقليل عزم الدوران الناتج) عن طريق زيادة مقاومة مقاومة التحكم، مما يؤدي إلى إضعاف المجال المغناطيسي الثابت الذي يقوم بتدوير عضو الإنتاج.

من خلال ضبط تيار اللف، يمكنك تغيير التوازن بين السرعة وعزم الدوران، لكن هذا لا يكفي للتحكم بشكل عام قوةمحرك. للتحكم في طاقة الخرج لمحرك DC، نحتاج أيضًا إلى التحكم في جهد وتيار عضو الإنتاج. المقاومات المتغيرةيمكن تطبيقها على هذه المهمة، لكن هذه الطريقة غير مستخدمة حاليًا، لأنها تؤدي إلى فقدان الطاقة.

الحل الأفضل هو استخدام دائرة التحكم الإلكترونية في الطاقة مفاتيح الترانزستوريتم إيقاف تشغيل المحرك بسرعة وتشغيله في الدائرة. يُسمى هذا النوع من التحكم تعديل عرض النبض، أو PWM.

(نسبة مدة النبضة إلى فترة التكرار، عكسيا ل دورة العمليحدد حجم) النبض نسبة الطاقة المقدمة إلى المحرك:

في الأرقام الخطأ ليس "دورة العمل" بل "عامل العمل"

هذه دائرة كهربائيةيشار عادة إلى التحكم في الطاقة باسم تحركها. لذا فإن محرك السرعة المتغير (أو VSD) عبارة عن دائرة عالية الطاقة تستخدم للتحكم في سرعة محرك التيار المستمر. يمكن ضبط محركات المحركات يدويًا لتشغيل المحرك بسرعة معينة، أو يمكنها استقبال إشارات التحكم الإلكترونية لتغيير سرعة المحرك بنفس الطريقة التي تتحكم بها الإشارات الإلكترونية في الحركة. مسلح النظام البعيدنقل إشارات التحكم، يعمل المحرك مثل أي عنصر تنفيذي نهائي آخر: باتباع أوامر وحدة التحكم، فإنه يعمل على تثبيت معلمة تكنولوجية معينة، .

التكنولوجيا التقليدية ل تبديل إمدادات الطاقةدائرة استخدام محرك التيار المستمر المعدل الذي تسيطر عليه، حيث تتحول التيار المتناوبفي الثنائيات التصحيحية الثابتة بدلاً من التقليدية، يتم استخدام الثايرستور. يظل مصدر الطاقة الرئيسي لمحركات التيار المستمر الصناعية هو التيار المتردد، ويجب تحويل هذا التيار المتردد إلى تيار مباشر في مرحلة ما في النظام؛ من المنطقي دمج التحكم مباشرة في وحدة المقوم هذه:

تعمل دائرة المقوم الخاضعة للرقابة على مبدأ تغيير وقت نبضة "البدء" بالنسبة لنبضات تذبذبات التيار المتردد. كلما فتح الثايرستور مبكرًا في كل فترة تيار متردد، كلما زاد مرور التيار إلى المحرك. دائرة التحكم في الطور هي المسؤولة عن توليد النبضات ومدتها.

سيكون محرك التيار المستمر الذي يتحكم ببساطة في قوة المحرك أمرًا سيئ التصميم ويصعب التحكم فيه في معظم العمليات. ما تريده بشكل مثالي من محرك متغير السرعة هو التحكم الدقيق سرعةمحرك. لهذا السبب، تم تصميم معظم محركات الأقراص لتلقي ردود الفعل من مقياس سرعة الدوران المتصل ميكانيكيًا بعمود المحرك. عادة ما يكون مقياس سرعة الدوران عبارة عن مولد صغير يتم إنشاؤه ضغط متواصل، يتناسب طرديًا مع سرعة دوران العمود (مع خرج 0-10 فولت). وفقا لشهادته، فإن محرك الأقراص القابل للتعديل يختنق الطاقة الكهربائيةيتم توفيرها للمحرك بحيث تتزامن سرعة الدوران مع إشارة التحكم المحددة. مع حلقة التغذية المرتدة المدمجة للتحكم في السرعة، يصبح محرك السرعة المتغير "وحدة التحكم التابعة" في نظام التحكم. يمكن لمحرك الأقراص قبول الإخراج المرجعي للسرعة من