コレクターモーター制御。スキーム、説明

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コレクタモーター制御。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事では、特別な速度センサーを必要とせずに、直流集電モーター（EM）の回転速度を自動的に維持するスキームについて説明します（図1）。その特徴は、EMの回転速度が、電源からの切断が短期間定期的に繰り返される瞬間に（シャフトに負荷がかかり）慣性によって回転するアーマチュアにかかる電圧の大きさによって決まるという事実にあります。。

コレクターモーターコントロール

上記電圧を制御回路への負帰還としてパルス幅方式で速度制御を行います。 EM の回転速度は、最大値と最小値が設定されたゾーン内で自動的に維持され、手動またはソフトウェア速度コントローラーからの外部電圧によって設定されます。コントロールゾーンの幅は次のとおりです。

ここで：U⁺ - OS 出力の正の飽和電圧、V; U^- - OS 出力の負の飽和電圧、V; R1' - 抵抗器 R1 の接地部分の抵抗、オーム。

回転数の偏差ΔN ED の形での制御ゾーンの幅は、次の式で表すことができます。

ここで、 N は定格電機子供給電圧 U2 における単位時間あたりの EM シャフトの回転数です。

供給電圧 U2 および負荷値が変化すると、EM シャフト速度は設定された制御ゾーン内に自動的に維持されます。

構造的には、制御回路はレギュレータとキーアンプ A1 という 2 つのブロックの形で表すことができます (図 1)。図 1 は、永久磁石から励磁される電気モーター MXNUMX を示しています。励起巻線が ED で使用される場合、その供給電圧は安定している必要があります。

コレクターモーターコントロール

この電圧が不安定な場合でも、負荷の変化に伴う速度制御が発生しますが、励磁巻線の各電圧は、負荷が変化しても自動的に維持される独自の EM 速度に対応します。

アーマチュアに供給される負荷と電圧の変化は、確立された制御ゾーン内の EM 速度の妨害効果に反比例します。自動化における分類では比例自動制御となります。

制御ゾーンの幅は、可変抵抗器 R1 スライダーの位置 (つまり、抵抗 R1')、つまり EM 速度に依存するため、設定回転速度の減少に伴って減少し、その逆も同様です。したがって、どの速度を設定しても、制御ゾーンの幅と EM の回転速度の比率は一定のままです。

この有益な特性は、出力インピーダンスが一定の外部制御電圧源で動作している場合には観察されません。選択したオペアンプの電源 (±U1) は、EM スピードコントローラー (R1) への電力供給にも使用できますが、安定している必要があります。

EM アーマチュアは別の U2 電源から電力を供給されます。電圧 U2=U1 の場合、抵抗 R6 は取り付けられず、R5 の代わりにジャンパーがはんだ付けされます。電圧 U2 は、最大値を設定するときに一定の速度を維持できるように、選択した EM の定格電源電圧よりも常にわずかに高くなければなりません。ただし、安定化は必要ありません。

レギュレータの動作を考えてみましょう。可変抵抗器 R1 スライダーはほぼ中間の位置に設定されていると考えます。オペアンプ DA1、チェーン C1 ～ R3、および R4 ～ R1' は、方形パルス発生器を形成します。出力DA1からの正のパルスにより、アーマチュアM1はキーアンプA1を介して電源U2から電力を受け取り回転します。このときVD1ダイオードは逆電圧によってロックされ、コンデンサC1は抵抗R3を通じて充電されます。

C1の電圧が非反転入力DA1の電圧を超えると、その出力は負極に切り替わり、スイッチA1はM1を電源U2から切り離しますが、そのアーマチュアは負荷とともに慣性（短絡）によって回転し続けます。 ED を定期的にシャットダウンしても、速度はわずかに低下するだけです)。

同時に ED のアーマチュアの電圧が C1 の電圧よりも低いことが判明した場合、このコンデンサは開いたダイオード VD1 を介して ED のアーマチュアに接続され、それらの両端の電圧 ( VD1) の両端の電圧降下は等しくなります。発電機の出力は、この電圧から始まる発電サイクルの正相に入ります。

同時に、EDも勢いを増しています。

抵抗 R1、R4 は、DA1 出力から得られる分圧器を形成し、正のフィードバックを生成します。これにより、オペアンプのスイッチング時の出力電圧の生成とヒステリシスの条件が提供されます。 EM 速度制御ゾーンはこの電圧に相当します。確立された制御ゾーンの存在は、EM 速度がこのゾーン内で最大値から最小値まで「精査」されることを意味するものではありません。

負荷または電源電圧がその値を変更するまで、一定に保たれます。その後、ED 速度は新しい安定レベルに設定されますが、ゾーンを離れることはありません。ゾーン内の規制はスムーズです。

制御回路の動作周波数は、C1-R3回路の時定数、電源電圧U2、EM負荷、OSの設定速度とヒステリシス、負荷とEMアーマチュアの慣性モーメントによって決まります。、複雑な関数です。ただし、時定数 C1-R3 と抵抗 R4 を選択することで、EM 負荷の実際の変化や電源電圧の変動に応じて、EM 速度が所望のスイッチング周波数で制御ゾーンに入るモードを簡単に設定できます。 U2。これにより、選択した EM のレギュレータの一般的な設定が決まります。

回路要素とそのパラメータは重要ではありません。 DA1 には 140UD12 を使用することもできます。ユニポーラ電源 U1 を使用する場合は、デュアルオペアンプ AS339N (LM339N、K140CA1、KR110CA2) を使用できます。

オープンコレクタ出力を備えており、抵抗を負荷する必要があります (回路内で 2 つのオペアンプが使用されます)。図XNUMXに回路を示したキーに加えて、光電子リレーやMISトランジスタも使用できます。

レギュレータの動作中にネットワーク内の干渉を抑制するには、たとえば ED のアーマチュアを RC 回路で短絡するなど、追加の対策が必要になる場合があります。

制御回路の動作にはほとんど影響しません。

ED の回転速度は、タコメータを使用せずに、ポインター電圧計でアーマチュアの電圧を測定することで測定できます (可動システムの慣性により電圧リップルが平滑化されます)。

著者: V. グサロフ、ミンスク

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