SCR atau PWM? Memilih Pemacu untuk Motor DC Berus

Motor DC berus kekal lazim digunakan dalam penggulung, penyemperit, penghantar, bangku uji, pengangkat dan mesin pengeluaran lama. Torknya bergantung pada arus angker, manakala kelajuan dipengaruhi oleh voltan angker yang dikenakan dan fluks medan. Hubungan ini menjadikan motor mudah difahami, tetapi tidak bermakna setiap pengawal boleh ditukar ganti.

Dua pendekatan elektronik yang lazim ialah penukaran penerus silikon terkawal (SCR) berkomutasi talian dan pensuisan transistor dengan modulasi lebar denyut (PWM). Kedua-duanya boleh mengawal voltan angker purata. Namun, kedua-duanya berbeza dari segi riak arus, tingkah laku pada kelajuan rendah, kesan pada bekalan input, pilihan penjanaan semula, hingar elektromagnet dan risiko pengubahsuaian semula.

Pemilihan pemacu mesti mengambil kira kadar angker, reka bentuk medan, maklum balas, kitar tugas, pembalikan arah dan laluan lengkap tenaga semasa berhenti.

Mulakan dengan litar motor

Motor magnet kekal tidak mempunyai bekalan medan berasingan. Motor pirau atau motor teruja berasingan menggunakan belitan medan yang arusnya membentuk fluks. Motor siri pula berfungsi secara berbeza dan jarang sesuai sebagai pengganti terus untuk pemacu DC umum. Sebelum memilih perkakasan, kenal pasti jenis motor, voltan dan arus angker, voltan dan arus medan, kelajuan asas, kelajuan maksimum yang dibenarkan, keadaan penebat dan kaedah penyejukan.

Di bawah kelajuan asas, pemacu biasanya mengawal voltan angker sambil mengekalkan medan terkadar. Di atas kelajuan asas, sesetengah sistem mengurangkan arus medan untuk membolehkan kelajuan lebih tinggi pada tork tersedia yang lebih rendah. Pelemahan medan memerlukan perlindungan kelajuan lampau dan had mekanikal yang telah disahkan. Kehilangan medan pada motor teruja berasingan boleh menyebabkan keadaan kelajuan lampau yang berbahaya, maka pengesanan kehilangan medan ialah keperluan berfungsi, bukan penggera pilihan.

Cara pemacu SCR mengawal voltan angker

SCR menjadi konduktif selepas denyut get dan biasanya terus hidup sehingga arus jatuh di bawah nilai pegangan. Dalam penukar yang dibekalkan AC, pengawal melengahkan sudut pencetusan dalam setiap kitaran talian. Perubahan sudut itu mengubah voltan DC purata yang dihantar kepada angker.

Jambatan satu kuadran menyokong pemotoran dalam satu arah. Pembalikan arah dan operasi penjanaan semula memerlukan topologi yang sesuai, seperti penukar dwi, serta kawalan yang menghalang arus edaran yang tidak diingini. Susunan tepat adalah penting kerana pembalikan menggunakan penyentuh tidak sama dengan kawalan elektronik empat kuadran.

Penukaran SCR telah terbukti dan mudah diselenggara. Hadnya berpunca daripada komutasi pada frekuensi talian. Arus angker mengandungi riak frekuensi rendah, khususnya pada beban ringan atau kelajuan rendah. Riak ini boleh menghasilkan denyutan tork dan hingar yang boleh didengar. Pencetusan tertunda juga mengurangkan faktor kuasa anjakan dan memesongkan arus input. Bekalan tiga fasa biasanya menghasilkan keluaran yang lebih lancar berbanding jambatan satu fasa, tetapi keperluan untuk menilai harmonik dan keadaan talian tetap ada.

Cara PWM mengubah masalah kawalan

Pemacu PWM menukar transistor dengan pantas antara bas DC dan angker. Perubahan kitar tugas mengubah voltan angker purata. Kearuhan motor melancarkan sebahagian besar arus antara denyut, sekali gus membolehkan kawalan arus yang lebih ketat dan tork kelajuan rendah yang lebih lancar berbanding banyak penukar frekuensi talian.

Piawai arus ialah gelung kawalan dalaman kerana arus angker mewakili tork. Piawai kelajuan di luarnya membandingkan kelajuan yang diarahkan dengan kelajuan yang diukur, kemudian meminta arus yang diperlukan untuk membetulkan ralat. Had arus melindungi motor dan penukar semasa pecutan, kesesakan atau perubahan beban yang pantas. Penalaan mesti mengekalkan pemisahan antara gelung arus yang pantas dengan gelung kelajuan yang lebih perlahan.

Kitar tugas mengawal voltan angker purata; maklum balas arus mengawal tork dan mengehadkan tekanan elektrik.

Penjanaan semula dan brek mesti dijejaki sebagai tenaga

Beban yang berputar menyimpan tenaga kinetik. Beban yang menggerakkan motor juga boleh memacu motor secara mekanikal. Semasa nyahpecutan, tenaga itu mesti disalurkan ke suatu tempat. Pengawal tanpa penjanaan semula mungkin menggunakan brek dinamik dengan menyambungkan angker kepada perintang selepas kuasa pemacu diputuskan. Pengawal penjanaan semula mengembalikan tenaga kepada bekalan AC atau bas DC bersama apabila topologinya membenarkan.

Label empat kuadran hendaklah disemak berdasarkan aplikasi sebenar. Mesin mungkin memerlukan pemotoran ke hadapan, brek ke hadapan, pemotoran songsang dan brek songsang, tetapi tidak semestinya memerlukan penjanaan semula ke talian dalam setiap kuadran. Kira kuasa brek puncak, tenaga denyut, kadar ulangan dan haba purata. Sahkan rintangan perintang, kadar tugas penyentuh, kadar pemotong dan perlindungan suhu lampau.

Maklum balas menentukan prestasi kelajuan rendah

Maklum balas voltan angker boleh memberikan kawalan kelajuan yang ekonomik, tetapi ia mesti menganggarkan voltan yang hilang merentasi rintangan angker. Anggaran itu menjadi kurang tepat pada tork tinggi dan kelajuan rendah. Penjana takometer atau pengekod mengukur kelajuan dengan lebih langsung dan meningkatkan kawalan apabila beban berubah. Kekutuban maklum balas mesti diuji pada arahan rendah sebelum gelung diaktifkan; kekutuban yang salah menyebabkan piawai bergerak ke arah yang bertentangan.

Bagi sistem tegangan, kelajuan sahaja mungkin bukan pemboleh ubah yang dikawal. Pengiraan diameter, had tork, kedudukan penari atau maklum balas sel beban boleh menjadi faktor utama dalam reka bentuk. Menggantikan pemacu lama tanpa memahami gelung luar tersebut boleh menjejaskan kestabilan mesin walaupun motor berputar dengan betul.

Risiko pengubahsuaian semula melangkaui plat nama

Pengubahsuaian semula SCR kepada PWM mengubah persekitaran elektrik. Pensuisan frekuensi tinggi meningkatkan pancaran terkonduksi dan terpancar serta boleh mengalirkan arus melalui kemuatan kabel. Semak laluan kabel angker dan maklum balas, penamatan pelindung, ikatan kabinet, pengasingan kuasa kawalan dan pembumian. Jangan lalukan pendawaian pengekod atau takometer bersebelahan konduktor motor yang disuis.

Periksa berus, permukaan komutator, galas, penebat medan dan pengudaraan sebelum pentauliahan. Piawai yang lebih pantas mungkin mendedahkan kelegaan mekanikal, gear yang haus atau komutator yang lemah, yang sebelum ini dapat ditoleransi oleh sistem lama yang lebih perlahan. Catat riak arus, ralat kelajuan, percikan arka berus, suhu motor dan getaran di bawah beban yang mewakili keadaan sebenar.

Pilihan pemacu boleh disemak di Pemacu & Kawalan Gerakan, manakala penjujukan mesin dan syarat kebenaran kekal dalam Sistem PLC & PAC.

Rangka kerja pemilihan praktikal

Bandingkan arus angker berterusan dan puncak, keperluan medan, julat kelajuan, kelancaran tork, jenis maklum balas, kekerapan pembalikan, tenaga brek, penjanaan semula talian, keadaan kepungan, harmonik input, keserasian elektromagnet, diagnostik dan kemahiran servis yang tersedia. Kekalkan juga tingkah laku henti selamat dan interlok mesin sedia ada.

PWM biasanya merupakan pilihan yang lebih baik untuk reka bentuk voltan rendah baharu yang memerlukan kawalan kelajuan rendah yang lancar dan diagnostik moden. Sistem SCR yang masih berfungsi mungkin tetap menjadi keputusan penyelenggaraan yang lebih baik apabila prestasinya mencukupi dan sokongan alat ganti masih tersedia. Pengubahsuaian semula yang betul ialah pengubahsuaian yang memperbaiki batasan yang diukur tanpa mewujudkan risiko baharu pada motor, maklum balas, pembumian atau sistem brek.