SCR немесе PWM? Щеткалы тұрақты ток қозғалтқыштарына арналған жетекті таңдау

Щеткалы тұрақты ток қозғалтқыштары орау машиналарында, экструдерлерде, конвейерлерде, сынақ стендтерінде, көтергіштерде және бұрыннан қолданылып келе жатқан өндірістік машиналарда әлі де кең таралған. Олардың айналу моменті якорь тогына байланысты, ал айналу жылдамдығына берілетін якорь кернеуі мен өріс ағыны әсер етеді. Бұл тәуелділік қозғалтқышты түсінуді жеңілдетеді, бірақ кез келген контроллерді бір-бірінің орнына қолдануға болады дегенді білдірмейді.

Кең таралған екі электрондық тәсіл — желімен коммутацияланатын кремниймен басқарылатын түзеткіш (SCR) түрлендіргіші және импульстік ені модуляциясы (PWM) бар транзисторлық коммутация. Екеуі де якорьдің орташа кернеуін реттей алады. Бірақ олар ток пульсациясы, төмен жылдамдықтағы жұмысы, кіріске әсері, рекуперация мүмкіндіктері, электромагниттік шу және жаңғырту тәуекелі бойынша ерекшеленеді.

Жетекті таңдау кезінде якорьдің номиналдарын, өріс жүйесін, кері байланысты, жұмыс циклін, реверстеуді және тоқтату энергиясының толық өту жолын ескеру қажет.

Қозғалтқыш тізбегінен бастаңыз

Тұрақты магнитті қозғалтқышта бөлек өріс көзі болмайды. Параллель қоздырылатын немесе тәуелсіз қоздырылатын қозғалтқышта ағынды қалыптастыратын өріс орамасы бар. Тізбектей қоздырылатын қозғалтқыштың жұмысы бұдан да өзгеше және ол әмбебап тұрақты ток жетегіне тікелей ауыстырып қосуға сирек жарайды. Жабдықты таңдамас бұрын қозғалтқыш түрін, якорь кернеуі мен тогын, өріс кернеуі мен тогын, базалық жылдамдықты, рұқсат етілген ең жоғары жылдамдықты, оқшауламаның күйін және салқындату тәсілін анықтаңыз.

Базалық жылдамдықтан төмен кезде жетек әдетте номинал өрісті сақтай отырып, якорь кернеуін басқарады. Базалық жылдамдықтан жоғары кезде кейбір жүйелер төменірек қолжетімді айналу моменті есебінен жоғары жылдамдыққа мүмкіндік беру үшін өріс тогын азайтады. Өрісті әлсірету үшін артық жылдамдықтан қорғау және механикалық шектердің расталуы қажет. Тәуелсіз қоздырылатын қозғалтқышта өрістің жоғалуы қауіпті артық жылдамдыққа әкелуі мүмкін, сондықтан өрістің жоғалуын анықтау — қосымша дабыл емес, функционалдық талап.

SCR жетегі якорь кернеуін қалай басқарады

SCR қақпа импульсінен кейін өткізгіш күйге өтеді және ток ұстау мәнінен төмендегенге дейін әдетте қосулы қалады. Айнымалы токтан қоректенетін түрлендіргіште контроллер әрбір желі циклі ішінде қосу бұрышын кешіктіреді. Бұл бұрышты өзгерту якорьге берілетін тұрақты токтың орташа кернеуін өзгертеді.

Бір квадрантты көпір бір бағытта қозғалтқыш режимінде жұмыс істеуді қолдайды. Реверстеу және рекуперативті жұмыс үшін қос түрлендіргіш сияқты қолайлы топология және қажетсіз айналмалы токтың алдын алатын басқару қажет. Нақты құрылым маңызды, өйткені контакторлар арқылы реверстеу электрондық төрт квадрантты басқарумен тең емес.

SCR түрлендіруі сынақтан өткен және қызмет көрсетуге қолайлы. Оның шектеулері желі жиілігіндегі коммутациядан туындайды. Якорь тогында, әсіресе аз жүктемеде немесе төмен жылдамдықта, төмен жиілікті пульсация болады. Бұл пульсация айналу моментінің соғуын және естілетін шуды тудыруы мүмкін. Қосудың кешігуі ығысу қуат коэффициентін төмендетіп, кіріс тогын бұрмалайды. Үш фазалы қорек әдетте бір фазалы көпірге қарағанда шығысты тегіс етеді, бірақ гармоникалар мен желі жағдайларын бағалау қажеттілігін жоймайды.

PWM басқару мәселесін қалай өзгертеді

PWM жетегі транзисторларды тұрақты ток шинасы мен якорь арасында жоғары жиілікпен ауыстырып қосады. Жұмыс циклін өзгерту якорь кернеуінің орташа мәнін өзгертеді. Қозғалтқыш индуктивтілігі импульстер арасындағы токтың көп бөлігін тегістейді, бұл көптеген желі жиілігіндегі түрлендіргіштерге қарағанда токты дәлірек басқаруға және төмен жылдамдықтағы айналу моментін бірқалыпты алуға мүмкіндік береді.

Ток реттегіші ішкі басқару контуры болып табылады, өйткені якорь тогы айналу моментін көрсетеді. Оның сыртындағы жылдамдық реттегіші берілген және өлшенген жылдамдықты салыстырып, қателікті түзетуге қажетті токты сұратады. Ток шектеуі үдеу, кептелу немесе жүктеменің жылдам өзгеруі кезінде қозғалтқыш пен түрлендіргішті қорғайды. Баптау жылдам ток контуры мен баяуырақ жылдамдық контурының өзара бөлінуін сақтауы керек.

Жұмыс циклі якорь кернеуінің орташа мәнін басқарады; ток бойынша кері байланыс айналу моментін реттеп, электрлік жүктемені шектейді.

Рекуперация мен тежеуді энергия ретінде талдау қажет

Айналып тұрған жүк кинетикалық энергия жинайды. Жетекші жүк те қозғалтқышты механикалық түрде айналдыра алады. Баяулату кезінде бұл энергия бір жерге берілуі тиіс. Рекуперациясыз контроллер жетек қуатын ажыратқаннан кейін якорьді резисторға қосып, динамикалық тежеуді қолдануы мүмкін. Рекуперативті контроллер топологиясы мүмкіндік берген жағдайда энергияны айнымалы ток көзіне немесе ортақ тұрақты ток шинасына қайтарады.

Төрт квадрантты белгілерді нақты қолданбаға қатысты тексеру керек. Машинаға алға қозғалтқыш режимі, алға тежеу, кері қозғалтқыш режимі және кері тежеу қажет болуы мүмкін, бірақ әр квадрантта желіге рекуперация қажет болмауы ықтимал. Тежеудің ең жоғары қуатын, импульс энергиясын, қайталану жиілігін және орташа жылу бөлінуін есептеңіз. Резистор кедергісін, контактордың жұмыс режимін, чоппер номиналын және қызып кетуден қорғауды тексеріңіз.

Төмен жылдамдықтағы жұмысты кері байланыс айқындайды

Якорь кернеуі бойынша кері байланыс үнемді жылдамдық реттеуін қамтамасыз ете алады, бірақ якорь кедергісінде жоғалатын кернеуді бағалауы керек. Бұл бағалау жоғары айналу моменті мен төмен жылдамдықта дәлірек болмайды. Тахогенератор немесе энкодер жылдамдықты тікелей өлшеп, жүктеме өзгерген кездегі реттеуді жақсартады. Контур іске қосылмас бұрын төмен беріліс кезінде кері байланыстың полярлығын тексеру қажет; қате полярлық реттегішті дұрыс емес бағытта әрекет етуге мәжбүрлейді.

Керілісті басқару жүйелерінде басқарылатын айнымалы тек жылдамдық болмауы мүмкін. Диаметрді есептеу, айналу моментінің шектері, бишіктің орны немесе жүктеме ұяшығынан келетін кері байланыс жобада негізгі рөл атқаруы ықтимал. Ескі жетекті осы сыртқы контурларды түсінбей ауыстыру қозғалтқыш дұрыс айналғанның өзінде машинаны тұрақсыз етуі мүмкін.

Жаңғырту тәуекелі тақтайшадағы номиналдармен шектелмейді

SCR жетегін PWM жетегіне ауыстыру электрлік ортаны өзгертеді. Жоғары жиілікті коммутация өткізілетін және сәулеленетін эмиссияларды арттырып, кабель сыйымдылығы арқылы токтың байланысуына әкелуі мүмкін. Якорь және кері байланыс кабельдерінің жүргізілуін, экрандардың аяқталуын, шкафтың электрлік байланысын, басқару қорегін бөлу мен жерге қосуды тексеріңіз. Энкодер немесе тахометр сымдарын коммутацияланатын қозғалтқыш өткізгіштерінің жанына жүргізбеңіз.

Іске қосар алдында щеткаларды, коллектор бетін, мойынтіректерді, өріс оқшауламасын және желдетуді тексеріңіз. Жылдамырақ реттегіш механикалық люфті, тозған берілістерді немесе баяуырақ бұрынғы жүйе көтере алған әлсіз коллекторды анықтауы мүмкін. Нақты жүктеме жағдайында ток пульсациясын, жылдамдық қателігін, щеткалардың ұшқындауын, қозғалтқыш температурасын және дірілді тіркеңіз.

Жетек нұсқаларын Жетектер және қозғалысты басқару бөлімінен қарауға болады, ал машинаның реттілігі мен рұқсат беру шарттары PLC және PAC жүйелері құрамында қалады.

Таңдаудың практикалық негіздемесі

Якорьдің үздіксіз және ең жоғары тогын, өріске қойылатын талаптарды, жылдамдық ауқымын, айналу моментінің бірқалыптылығын, кері байланыс түрін, реверстеу жиілігін, тежеу энергиясын, желіге рекуперацияны, шкаф жағдайларын, кіріс гармоникаларын, электромагниттік үйлесімділікті, диагностика мүмкіндіктерін және қолжетімді қызмет көрсету дағдыларын салыстырыңыз. Сондай-ақ машинаның бұрыннан бар қауіпсіз тоқтау және бұғаттау логикасын сақтаңыз.

Төмен кернеулі жаңа жобада төмен жылдамдықты бірқалыпты басқару мен заманауи диагностика қажет болса, PWM әдетте тиімдірек таңдау болады. Жұмысы қанағаттанарлық және қосалқы бөлшектермен қамтамасыз етуі әлі де мүмкін SCR жүйесі техникалық қызмет көрсету тұрғысынан жақсырақ шешім болуы ықтимал. Дұрыс жаңғырту — қозғалтқышта, кері байланыста, жерге қосу жүйесінде немесе тежеу жүйесінде жаңа тәуекелдер туғызбай, өлшенген шектеуді жақсартатын шешім.