Двигателите за постоянен ток с четки продължават да се използват в конвейери, навивачни машини, изпитателни стендове и по-стари производствени машини, защото въртящият им момент се управлява лесно, а инсталираните системи могат да работят в продължение на десетилетия. Изборът на задвижване определя колко плавно се създава този момент и колко лесно машината може да бъде модернизирана.

Два широко разпространени подхода са преобразуването от променлив ток с фазово управление чрез SCR и широчинно-импулсната модулация с висока честота от източник на постоянен ток или изправена шина.

Задвижването трябва да съответства на напрежението и тока на котвата, конфигурацията на възбуждането, обратната връзка, работния цикъл и изискванията за спиране.

SCR задвижванията управляват кога протича токът от мрежата

SCR провежда ток, след като към гейта му бъде подаден управляващ импулс, и се изключва, когато токът спадне под тока на задържане. Чрез отлагане на ъгъла на отпушване във всеки полупериод на променливия ток задвижването променя средното напрежение на котвата.

Този подход е надежден и познат от по-старите машини, но изходният сигнал съдържа пулсации, свързани с мрежовата честота. При ниска скорост въртящият момент може да стане по-неравномерен, а входната форма на вълната може да има нисък коефициент на мощност и хармоници. Реверсирането или рекуперативната работа изискват подходяща топология на изправителния мост.

PWM задвижванията управляват работния цикъл

PWM задвижването превключва транзистори с много по-висока честота и променя времето на включване, за да зададе средното напрежение на котвата. Индуктивността на двигателя изглажда тока, което осигурява добро поведение при ниска скорост и бърза реакция, когато контурът за управление е настроен правилно.

Промяната на работния цикъл изменя средното напрежение, а обратната връзка по ток защитава двигателя и регулира въртящия момент.

Модернизацията е системно решение

Преди да замените SCR задвижване, установете дали двигателят има възбуждане с постоянни магнити или независимо възбуждане, какви са номиналните параметри на котвата, използва ли се обратна връзка от тахометър или енкодер, необходимо ли е реверсиране, каква е енергията при спиране, какъв е профилът на претоварване и каква е минималната скорост. Съществуващите контактори и резистори за динамично спиране може да взаимодействат по различен начин с новия контролер.

PWM с висока честота може да създаде електромагнитни смущения и по-високи скорости на нарастване на напрежението. Може да се наложи подобряване на прокарването на кабелите, екранирането, заземяването и филтрите. Състоянието на по-стария двигател също трябва да бъде проверено по отношение на изолацията, четките, колектора и лагерите, преди да бъде приложено по-бързо управление.

Подходящи контролери се предлагат в раздела задвижвания и управление на движението, а координирането на последователността на машината остава задача за PLC и PAC системи.

Избирайте според работния диапазон

Сравнете продължителния и пиковия ток, диапазона на скоростта, пулсациите на въртящия момент, необходимостта от работа в четири квадранта, рекуперацията към мрежата, степента на защита на корпуса, намаляването на номиналните параметри при температурата на околната среда, диагностиката и наличните сервизни умения. По-евтиното задвижване може да се окаже скъпо, ако не може да възпроизведе поведението на съществуващата машина при спиране или опъване.

Мнение на автора: PWM обикновено е по-добрият избор за нов дизайн, но замяната на работеща SCR система трябва да бъде обоснована с измерими ползи. Двигателят, обратната връзка, механиката и веригата за спиране — не само методът на превключване — определят успеха на модернизацията.