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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Control de motores colectores. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Los motores eléctricos El artículo describe un esquema para mantener automáticamente la velocidad de rotación de un motor conmutador de CC (EM) (Fig. 1), que no requiere un sensor de velocidad especial. Su peculiaridad es que la velocidad de rotación del motor está determinada por el voltaje en el inducido que gira por inercia (con una carga en el eje) durante desconexiones de la fuente de energía de corta duración y que se repiten regularmente.
El control de velocidad se lleva a cabo mediante un ancho de pulso utilizando el voltaje anterior como retroalimentación negativa para el circuito de control. La velocidad de rotación del motor se mantiene automáticamente dentro de una zona que tiene un máximo y un mínimo establecidos, y se establece mediante voltaje externo desde un controlador de velocidad manual o de software. El ancho de la zona de control es:
donde tu+ - voltaje de saturación positivo de la salida del amplificador operacional, V; Ud.- - voltaje de saturación negativo de la salida del amplificador operacional, V; R1' - resistencia de la parte conectada a tierra de la resistencia R1, Ohm. El ancho de la zona de control en forma de desviación de velocidad ΔN del motor eléctrico se puede representar mediante la expresión
donde: N es el número de revoluciones del eje del motor por unidad de tiempo a la tensión nominal de alimentación del inducido U2. Cuando cambia la tensión de alimentación U2, así como el valor de carga, la velocidad del eje del motor se mantiene automáticamente dentro de la zona de control establecida. Estructuralmente, el circuito de control se puede representar como dos bloques: un regulador y un amplificador clave A1 (Fig. 2). La figura 1 muestra un motor eléctrico M1 con excitación de imán permanente. Si se utiliza un devanado de excitación en el motor eléctrico, entonces su tensión de alimentación debe ser estable.
Si este voltaje es inestable, entonces el control de velocidad aún ocurre cuando cambia la carga, pero cada voltaje del devanado de excitación corresponde a su propia velocidad del motor, que se mantiene automáticamente cuando cambia la carga. El cambio en la carga y el voltaje que alimenta la armadura corresponde a la velocidad EM inversamente proporcional a la influencia perturbadora dentro de la zona de control establecida. Según la clasificación en automatización, se trata de control automático proporcional. El ancho de la zona de control disminuye con una disminución en la velocidad de rotación configurada y viceversa, ya que depende de la posición de la resistencia variable R1 del motor (es decir, de la resistencia R1') y, por tanto, de la velocidad del motor. Por tanto, la relación entre el ancho de la zona de control y la velocidad de rotación del motor permanece constante al ajustar cualquier velocidad. Esta útil propiedad no se observará cuando se opere desde una fuente de voltaje de control externo con una impedancia de salida constante. La fuente de alimentación para el amplificador operacional seleccionado (±U1) también se puede utilizar para alimentar el controlador de velocidad EM (R1), pero entonces debe ser estable. La armadura ED se alimenta desde una fuente separada U2. Si el voltaje U2=U1, la resistencia R6 no está instalada y se suelda un puente en lugar de R5. La tensión U2 siempre debe ser ligeramente superior a la tensión nominal de alimentación del motor seleccionado para poder mantener una velocidad constante al configurar su valor máximo. Sin embargo, no requiere estabilización. Consideremos el funcionamiento del regulador. Suponemos que el control deslizante de la resistencia variable R1 está colocado aproximadamente en la posición media. El amplificador operacional DA1, las cadenas C1-R3 y R4-R1' forman un generador de impulsos rectangular. Cuando hay pulsos positivos de la salida DA1, la armadura M1, a través del amplificador clave A1, recibe energía de la fuente U2 y gira, el diodo VD1 en este momento se bloquea con voltaje inverso, el condensador C1 se carga a través de la resistencia R3. . Cuando el voltaje en C1 excede el voltaje en la entrada no inversora DA1, su salida cambia a polaridad negativa, el interruptor A1 desconecta M1 de la fuente U2, pero su armadura, junto con la carga, continúa girando por inercia (a corto plazo la parada del motor sólo reduce ligeramente su velocidad). Si en este caso el voltaje en el inducido EM es menor que el voltaje en C1, entonces este capacitor se conecta al inducido EM a través del diodo abierto VD1 y el voltaje a través de ellos (teniendo en cuenta la caída de voltaje en VD1) se iguala. . La salida del generador entra en la fase positiva del ciclo de generación, comenzando en este voltaje. Al mismo tiempo, ED está cobrando impulso. Las resistencias R1, R4 forman un divisor de voltaje tomado de la salida DA1 y crean retroalimentación positiva, lo que garantiza las condiciones de generación y la histéresis del voltaje de salida del amplificador operacional cuando se conmuta. La zona de control de velocidad ED es equivalente a este voltaje. La presencia de una zona de control establecida no significa que la velocidad EM “recorrerá” del máximo al mínimo dentro de esta zona. Se mantendrá constante hasta que la carga o la tensión de alimentación cambie sus valores. Entonces la velocidad ED se establecerá en un nuevo nivel estable, pero no abandonará la zona. La regulación dentro de la zona es fluida. La frecuencia de funcionamiento del circuito de control depende de la constante de tiempo de la cadena C1-R3, la tensión de alimentación U2, la carga del motor, la velocidad establecida y la histéresis del amplificador operacional, el momento de inercia del inducido del motor junto con el carga, y es una función compleja. Sin embargo, al elegir la constante de tiempo C1-R3 y la resistencia R4, es fácil establecer un modo en el que la velocidad del motor estará en la zona de control con la frecuencia de conmutación deseada con cambios reales en la carga del motor y desviaciones. en su tensión de alimentación U2. Esto determina la configuración general del regulador para el EM seleccionado. Los elementos del circuito y sus parámetros no son críticos. DA1 también puede ser 140UD12. En el caso de utilizar una fuente de alimentación unipolar U1, puede utilizar un amplificador operacional dual AS339N (LM339N, K140SA1, KR110SA2). Tiene una salida de colector abierto, que debe cargarse con una resistencia (el circuito usa un amplificador operacional). Además de la clave, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 2, se pueden utilizar relés optoelectrónicos y transistores MOS. Para suprimir la interferencia en la red durante el funcionamiento del regulador, es posible que se requieran medidas adicionales, por ejemplo, evitar el inducido EM con un circuito RC. Tiene poco o ningún efecto sobre el funcionamiento del circuito de control. La velocidad de rotación del motor se puede medir sin utilizar un tacómetro, midiendo el voltaje en el inducido con un voltímetro de puntero (la inercia de su sistema en movimiento suavizará las ondulaciones de voltaje). Autor: V.Gusarov, Minsk
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