ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Unidade de controle universal para motores polifásicos. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Motores elétricos Existe uma grande variedade de motores assíncronos, de passo, coletores e todos os tipos de motores multifásicos de alta frequência operando a uma frequência de 400 ... 1000 Hz, que não podem funcionar com eficiência em uma rede monofásica. No entanto, a eletrônica moderna torna isso muito fácil de fazer. Para fazer o rotor de um motor polifásico girar, é necessário aplicar uma sequência de pulsos estritamente definida em seus enrolamentos, ou seja, criar um campo magnético rotativo. Mas como fazer isso se, além de uma rede monofásica, não houver nada. Um motor trifásico projetado para 380 V / 50 Hz, é claro, também pode ser iniciado a partir de uma rede monofásica usando capacitores de deslocamento de fase, mas sua eficiência será muito baixa e não há nada para sonhar em mudar a velocidade de um motor assíncrono. Os motores de passo e de alta frequência não podem ser iniciados. Para resolver todos esses problemas, uma unidade de controle universal foi criada. Por simples reprogramação da ROM, é possível alterar o algoritmo das chaves de saída e, portanto, a adaptação a qualquer mecanismo. Considere a operação da unidade principal, cujo esquema é mostrado na Fig.1. Um oscilador mestre com uma frequência de 1 kHz é montado no chip D1: 1, D2: 2. Sua frequência é predeterminada principalmente pela rotação do motor e pela quantidade de ROM utilizada. Para formar frentes íngremes, os pulsos do gerador passam por dois gatilhos Schmitt. Na frente do pulso da saída D2: 1 comuta os contadores D3-D5. Na queda do mesmo pulso, invertido pelo chip D2:2, os dados são sobrescritos da ROM no registrador do chip D7. Quando o dispositivo é ligado, os contadores são zerados pela cadeia C2R3. No processo de operação, o coeficiente de contagem depende de em qual célula de memória da descarga D7 do chip D6 o log será escrito "1", que predeterminará o tempo de reinicialização dos contadores. O registrador D7 é necessário para que os pulsos que ocorrem no momento da comutação dos endereços ROM não afetem o algoritmo das chaves. O número de contadores depende do número de endereços utilizados pelo chip D6, podendo variar de um a dez. Cargas de até 7...20 mA podem ser conectadas diretamente nas saídas do registrador D30. No caso de usar uma carga maior, é necessário usar elementos de buffer, por exemplo, um chip D8. Agora vamos falar sobre as chaves de saída e o algoritmo para a operação de diferentes motores. Para começar, considere um motor coletor operando com uma tensão constante de 27 V. Seu circuito de comutação é mostrado na Fig. 2. Esta é a chave de transistor mais simples montada no VT1. Este transistor tem um ganho bastante grande e um diodo conectado entre o emissor e o coletor. Portanto, sua base através de um diodo limitador de corrente pode ser conectada diretamente à saída do microcircuito D7 (Fig. 1). A Fig. 3 mostra um gráfico explicando a operação do motor no modo de modulação por largura de pulso (PWM). Se o transistor por um período de tempo T estiver mais no estado fechado, a velocidade do motor será mínima e vice-versa. Ao final do período, é necessário escrever o log “8” na descarga D1 para que o ciclo se repita. Se você precisar criar um modo de velocidade complexo, por exemplo: por 1 s, a velocidade deve ser máxima, pelos próximos 10 s - no nível de 20%, pelos próximos 5 s - no nível de 60%, etc. ., em seguida, redefinir o contador deve ser gravado no final do ciclo de todo o processo de ajuste e selecionar a precisão do tempo alterando a frequência do oscilador mestre. Você pode instalar sua própria chave com um mecanismo ou carregar em cada barramento de dados se seus ciclos comuns corresponderem. Para controlar um motor de passo, é necessário usar três ou seis teclas, dependendo do motor, desenhar um algoritmo de controle do motor, calcular o número necessário de pulsos por ciclo do motor e programar o microcircuito. A velocidade do motor pode ser controlada alterando a frequência do oscilador mestre. Aqui está um diagrama (Fig. 4), um algoritmo (Fig. 5) e um programa (Tabela 1) para um motor com três enrolamentos. Tabela 1
Considere a operação de um motor trifásico. O diagrama de blocos da conexão do motor com uma estrela é mostrado na Fig.6. Vários esquemas de chaves serão dados mais tarde. A primeira chave é controlada pelo barramento de dados D0, a segunda - D1 e assim por diante. Se o motor for projetado para uma frequência de 400 ... 1000 Hz, um algoritmo simples é adequado para ele, mostrado na Fig. 7. No algoritmo, o momento de ligar as chaves deve ser deslocado no tempo t. Para chaves diferentes, esse atraso é diferente e varia de vários microssegundos a vários milissegundos. É necessário para que não ocorram correntes de passagem através dos transistores das chaves. Para controlar motores assíncronos projetados para frequência de 50 Hz, é necessário introduzir modulação PWM com frequência de 10 ... 20 kHz. A Figura 8 mostra uma meia onda positiva de uma onda senoidal e seu preenchimento aproximado com pulsos PWM. Para manter a potência do motor inalterada em diferentes frequências, é necessário calcular a área total de meia onda e alinhar a área de modulação PWM. Para baixas rotações do motor, isso envolve a instalação de chips ROM com um volume muito grande de células e, consequentemente, o cálculo meticuloso de seu conteúdo. A imagem geral do algoritmo de controle PWM para um motor trifásico é mostrada na Fig. 9, e o firmware ROM com modulação PWM na frequência de 2 kHz é mostrado na Tabela 2. A rotação do motor é de 60 rpm. Para controlar o motor, experimentei vários tipos de interruptores de energia. Todos têm seus próprios méritos e deméritos. A Figura 10 mostra o circuito mais simples sem desacoplamento da tensão de rede e uma pequena tensão de alimentação. Nos transistores VT1-VT2, resistores R1-R3 e diodo VD1, uma chave para meia onda positiva é montada. No transistor VT3 - a chave da meia onda negativa. A Figura 11 mostra um circuito de transistor bipolar. Sua desvantagem é que cada chave requer uma fonte de alimentação adicional de 24 V não estabilizada. A Figura 12 mostra um circuito de transistor de efeito de campo com isolamento por optoacoplador. Para abrir transistores de efeito de campo, uma grande corrente não é necessária, então as chaves são alimentadas pelo mesmo circuito do motor. O circuito da fonte de alimentação com isolação por optoacoplador para esta chave é mostrado na Fig.13. Todos os interruptores nos quais são usados optoacopladores têm uma desvantagem significativa: com um aumento na frequência de modulação, as frentes de pulso são apertadas. Talvez o mais ideal no momento seja o uso de um chip driver trifásico especializado IR2130, IR2131 da International Rectifier. Ele fornece proteção de corrente, que desabilita todas as chaves e gera um sinal de erro. O microcircuito é um driver de seis chaves - transistores IGBT ou MOS.ET. Ao usar transistores IR.740, a potência do motor de até 5 kW pode ser controlada. Detalhes sobre o microcircuito e os princípios de controle do motor podem ser encontrados em [1]. As entradas do driver são consistentes com a lógica TTL. É possível coordená-lo com a unidade de controle acima. Literatura:
Autor: S. M. Abramov Veja outros artigos seção Motores elétricos. Leia e escreva útil comentários sobre este artigo. Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica: Couro artificial para emulação de toque
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