» » » Однофазный привод постоянного тока

 
 
 
6

Однофазный привод постоянного тока

Разместил ddssu 5 марта 2009. Просмотров: 46 041

В основе разработки электропривода лежит принцип работы следящего привода с одноконтурной системой регулирования. Привод предназначен для поддержания постоянных оборотов электродвигателя, в независимости от нагрузки на валу двигателя. Данная схема работает с регулированием по току.



Заменив трансформатор тока, на датчик напряжения, привод поддерживает постоянное напряжение на якоре. При наличии тахогенератора на валу двигателя, не изменяя схему, привод легко может быть доработан до двухконтурной системы с регулированием по скорости и по току.

Также для регулирования привода по току вместо трансформатора тока можно применить шунт, на соответствующий ток, включенный непосредственно в цепь якоря двигателя.
Привод собран на печатной плате размерами 100?95 мм. и состоит из следующих узлов:
· СИФУ (Система Импульсно — Фазового Управления)
· Регулятор
· Защита

СИФУ

Так как работа СИФУ подробно описана в ранее опубликованной публикации «Регулятор скорости» (там же даны и осциллограммы) — этот пункт я пропускаю и перехожу к описанию работы «Регуляторы».

РЕГУЛЯТОР

Регулятор предназначен для поддержания постоянных оборотов двигателя в зоне регулирования. Регулятор представляет собой дифференциальный усилитель с суммированием двух напряжений: напряжения задания и напряжения обратной связи. Напряжение задания задается резистором RP1 и поступает через фильтр R20, C8, R21, выполняющий одновременно функции узла «разгона — торможения», поступает на инверсный вход регулятора ОУ DA1.2. При увеличении напряжения задания на выходе ОУ DA1.2 линейно уменьшается выходное напряжение.

Выходное напряжение регулятора поступает на инверсный вход компаратора СИФУ DA2.4 где, суммируясь с импульсами пилообразного напряжения, преобразуется в серию прямоугольных импульсов идущих на управляющие электроды тиристоров. При увеличении (уменьшении) напряжения задания увеличивается (уменьшается) и выходное напряжение на выходе силового блока.

Делитель напряжения R22, R23 включенный на прямой вход регулятора DA1.2 служит для предотвращения аварии двигателя при обрыве обратной связи (при обрыве обратной связи двигатель идет в разнос).

При включении привода через двигатель протекает ток и, переменное напряжение, снимаемое с трансформатора тока, поступает на вход прецизионного детектора DA2.1, DA2.2 собранного по двухполупериодной схеме (эпюры напряжений см. осциллограммы). Пульсирующее напряжение, снимаемое с выхода точного детектора DA2.1, DA2.2, поступает через фильтр C10, R30, R33 на масштабирующий усилитель обратной связи DA2.3. Усилитель служит для подгонки напряжения обратной связи поступающего с трансформатора тока. Напряжение с выхода ОУ DA2.3. поступает как на вход регулятора DA1.2 так и на схему защиты DA1.4.

Работа регулятора по принципиальной схеме

Резистором RP1 задаем обороты двигателя. При работе двигателя без нагрузки, напряжение на выходе масштабирующего усилителя ниже напряжения на выводе 5 ОУ DA1.2. ? +5v, поэтому привод работает как регулятор. При увеличении нагрузки на валу двигателя растет ток двигателя и как следствие увеличение напряжения на выходе трансформатора тока и увеличение напряжения с выхода, масштабирующего усилителя.

Когда это напряжение превысит напряжение на выводе 5 ОУ DA1.2. привод входит в зону стабилизации тока. Увеличение напряжения на инверсном входе ОУ DA1.2 приводит к уменьшению напряжения на его выходе, а так как он работает на инвертирующий усилитель DA2.4, это приводит к большему углу открытия тиристоров и, следовательно, к увеличению напряжения на якоре двигателя. Принцип работы объясняется осциллограммой.

Для предотвращения аварии и выхода из строя двигателя, в случае если оператор не вывел на " регулятор оборотов, в схеме предусмотрен узел разгона C5, R13 служащий для плавного разгона двигателя. При отжатой кнопке «Пуск» напряжение +12v через н. з. контакты кнопки SB1.1, резистор R12 и диод VD4, поступает на инверсный вход DA2.4. Так как это напряжение ? +11v и превышает напряжение «пилы» равное +9v, выдача управляющих импульсов на тиристоры не происходит.

Работает схема следующим образом:

при нажатии кнопки «Пуск» нормально закрытые контакты размыкаются и конденсатор С5 по цепочке «земля», R13, — С5 начинает плавно заряжаться. Напряжение на отрицательной обкладке конденсатора С5 плавно стремиться к «, в тоже время напряжение на инверсном входе DA2.4, плавно возрастает до уровня определенного напряжением задания. Время разгона определяется номиналами C5, R13. Если в процессе работы двигателя необходимо изменить его обороты, чтобы избежать резких бросков оборотов — в схеме предусмотрен узел «разгона — торможения» R21, C8, R22. При увеличении (уменьшении) напряжения задания, конденсатор С8 плавно заряжается (разряжается) что предотвращает резкий «наброс» напряжения на инверсном входе усилителя и как следствие предотвращает резкий бросок оборотов двигателя.

СХЕМА ЗАЩИТЫ

Защита по току предназначена для защиты двигателя от аварии, в случае перегрузки двигателя. Схема собрана на ОУ DА1.4 включенного по схеме компаратора. На инверсный вход компаратора подается опорное напряжение с делителя R36, R37, RP4. Резистором RP4 устанавливается порог срабатывания защиты. Напряжение с выхода масштабирующего усилителя DA2.3 поступает на прямой вход компаратора защиты DA1.4.

При превышении тока двигателя выше номинального, напряжение на прямом входе компаратора превышает порог уставки защиты определяемой RP4 — компаратор переключиться. Благодаря наличию в схеме положительной обратной связи R38 приводит к «защелкиванию» компаратора, а наличие диода VD12 препятствует сбросу компаратора. При срабатывании защиты, напряжение с выхода компаратора защиты (? +11v) через диод VD14 поступает на инверсный вход 13 DA2.4 СИФУ, а так как напряжение защиты превышает напряжение «пилы» (= 9v) — происходит мгновенный запрет выдачи управляющих импульсов на управляющие электроды тиристоров. Напряжение с выхода компаратора защиты DA1.4 открывает транзистор VT4, что приводит к срабатыванию реле Р1.1 и зажиганию светодиода VL1 сигнализирующего об аварийной ситуации. Снять защиту можно, только полностью обесточив привод, и, выдержав паузу 5 — 10 секунд вновь включив его.

Защита по обрыву цепи обмотки возбуждения (на усмотрение)

В случае обрыва, или исчезновения питания в цепи обмотки возбуждения двигатель пойдет «в разнос». Для предотвращения этого предусмотрена защита обрыва по полю собранную на токовом реле К1. Когда подается напряжение на привод срабатывает реле К1 и нормально закрытыми контактами разблокирует кнопку «Пуск». Если в процессе работы происходит обрыв питания в цепи обмотки возбуждения реле К1 отпускается и шунтирует кнопку «Пуск». Напряжение +12v поступает на инверсный вход ОУ DA2.4 СИФУ, а так как это напряжение превышает напряжение «пилы» равное 9v, DA2.4 прекращает выдачу управляющих импульсов на тиристоры.

Наладка

Увы, к сожалению, я не могу дать точные номиналы конденсаторов и резисторов «Регулятора», для оптимизации работы привода, а также данные токового трансформатора и реле К1 на схеме «Регулятора», так как это зависит от конкретного типа двигателя. Даже профессиональные привода, например «Kemtor», работает только с конкретным типом двигателя или 5.5 квт, или 11 квт. И даже здесь для оптимизации работы привода приходиться подбирать номиналы резисторов и конденсаторов при переходе с одной мощности на другую.

Вместо двигателя подключаем лампочку на 220v. Наладку начинаем с проверки напряжений питания и напряжения питания на операционных усилителях DA1, DA2. Проверяем и настраиваем СИФУ по методике описанной ранее в статье «Регулятор оборотов». Подбираем резисторы R19, R20, R21, R24 так чтобы к контрольной точке КТ7 получить (необязательно точно такие же) напряжения показанные на осциллограмме КТ7. Вращая регулятор RP1 в контрольной точке КТ5 проконтролировать изменение скважности импульсов от максимума до полного их исчезновения при нижнем положении движка RP1. Схема калибровки трансформатора тока дана в приложении. Подбором резистора получить на выходе трансформатора переменное напряжение ? 2 ? 2.5v.

Однофазный привод постоянного тока
Внимание! Трансформатор тока без нагрузочного резистора не включать.


Подключаем трансформатор тока к цепи обратной связи Х3. На время настройки «Регулятора» желательно выпаять диод VD4, чтобы исключить ложное срабатывание защиты. Для улучшения динамических характеристик привода желательно параллельно резистору R32 установить конденсатор С11 (на печатной плате его нет). После предварительной настройки отключаем лампочку, подключаем электродвигатель и производим оптимизацию привода согласно эпюрам напряжений на осциллограммах. Напряжения даны при идеальной настройке привода. Вероятно, желающим повторить данную конструкцию и не знакомым с теорией электропривода трудно будет добиться такой оптимизации привода — не огорчайтесь. При исправных деталях и правильном монтаже привод должен работать любом случае.

Детали

ОУ — LM324N — счетверенный операционный усилитель с однополярным питанием.
VD1 — мост КЦ407
Реле — РЭС-47 или РЭК-23 на 12 ? 18 Вольт.
Подстроечные резисторы — СП5—3ВБ или аналогичные импортные.
Импульсный трансформатор — МИТ-4В
Разъем — МНР22—2
Внимание! В схеме не применять керамические конденсаторы

Типы тиристоров и силовых диодов выбираются в зависимости от мощности применяемого электродвигателя. Трансформатор тока и реле К1 самодельные.

Области применения устройства

Многофункциональность данного устройства обеспечивает ему широкий спектр применения. Оно может использоваться не только как электропривод, но и как стабилизатор в устройствах, где требуется поддержание стабильности технологических процессов. Чертежи печатной платы, схема и осциллограммы даны в приложении.
Если же у Вас возникнут вопросы по наладке привода — пишите. Всегда рад буду помочь.

Файлы

Схемы и чертеж печатной платы выполнены в программе P-CAD 2002, осциллограммы — в AutoCAD 2006.
oscill.7z | Файл 26,02 Kb загружен 292 раз.
kalibr.7z | Файл 6,39 Kb загружен 266 раз.
privod.7z | Файл 91,54 Kb загружен 406 раз.

Схемы в Splan: Схемы приводов от Сергея (ddssu) в формате Splan (дополнение к статьям)
Имя героя неизвестно (ddssu)
Местоположение в тайне.
Профиль ddssu
О себе автор ничего не сообщил.
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 19

Поделись с друзьями!

Связанные материалы:


Схема на Датагоре. Новая статья Контроллер управления кухонной электроплитой. Регулятор мощности и таймер отключения... Благодаря идее и участию Юрия Зинченко (ZenitSoft) было разработано и построено устройство,...
Схема на Датагоре. Новая статья Регулятор мощности на полевых транзисторах с ШИ-управлением + устройство для питания 110-вольтовой аппаратуры от 220 Вольт... Привет всем датагорцам и гостям Датагории! Предлагаю схемку простого в изготовлении и наладке...
Схема на Датагоре. Новая статья Вольтметр-амперметр переменного тока с вычислением мощности на PIC16F690 [Обновлено]... Довольно простой прибор измеряющий напряжение, ток и показывающий полную мощность потребляемую...
Схема на Датагоре. Новая статья 3-х фазный регулятор с Системой Импульсно-Фазового Управления.... 3-х фазный регулятор с СИФУ Регулятор собран на печатной плате размерами 120х150 мм, и...
Схема на Датагоре. Новая статья Микроконтроллерный регулятор мощности - 2... Учитывая замечания и предложение, поступившие в мой адрес после публикации статьи ...
Схема на Датагоре. Новая статья Микроконтроллерный регулятор мощности на Atmega16... На фото представлен действующий макет регулятора мощности, схема которого (с небольшими...
Схема на Датагоре. Новая статья Электропривод постоянного тока (дополнение)... Уважаемые коллеги! Написать эту статью побудила меня рецензия Владимира (hgm0) на мою разработку...
Схема на Датагоре. Новая статья Схемы приводов от Сергея (ddssu) в формате Splan (дополнение к статьям)... На портале есть две интересные статьи одного автора по приводам: 1. УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ПРИВОД С СИСТЕМОЙ...
Схема на Датагоре. Новая статья Симисторный регулятор мощности. Просто, компактно, надёжно... Прочитав статью уважаемого ddssu "Универсальный привод с Системой Импульсно-Фазового Управления" я...
Схема на Датагоре. Новая статья Универсальный привод с Системой Импульсно — Фазового Управления... Регулятор служит не только для плавного регулирования оборотов двигателя постоянного тока, но в...
Схема на Датагоре. Новая статья Автоматическое включение/выключение сабвуфера на микроконтроллере PIC12F675... Проект разрабатывался для сабвуфера, предполагалось его автоматическое включение при появлении...
Схема на Датагоре. Новая статья Операционные усилители. Ч.3 Компараторы, триггеры, мультивибраторы.... Источник: Радиокот.ру И, наконец, третья, заключительная часть статьи про Operational Amplifiers!...
<
  • Гражданин
6 марта 2009 00:51

Александр / alx32

Цитата
  • С нами с 26.06.2008
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 35 комментариев
  • 8 публикаций
 
  • 0
А нельзя ли хотя бы схему выкладывать в JPEG, GIF, BMP, PNG форматах а не в PCADе?
А то, вторая статья подряд, а схемы нету... belay

<
  • Главный редактор
6 марта 2009 01:23

Игорь Петрович Котов / Datagor

Цитата
  • С нами с 25.02.2011
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 665 комментариев
  • 267 публикаций
 
  • 0
Дело в том, что Сергей - профи по приводу.
И работает он в профи программах, к которым Спринт и иже с ним не относятся.

У меня на машине нет Пикада, я сам не могу экспортировать картинки.
Если кто сделает - сигнальте, разместим.

<
  • Кандидат
6 марта 2009 21:43

Виктор / Hvost

Цитата
  • С нами с 28.01.2009
  • Ушёл в реал Пользователь offline
  • 1 комментарий
  • 0 публикаций
 
  • 0
Могу перекинуть в JPEG, GIF, BMP, PNG ежели еще актуально - маякните

<
  • Прохожий
7 марта 2009 22:56

/ Al_59

Цитата
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Если Вас не затруднит Hvost, то было бы неплохо.

<
  • Прохожий
14 марта 2009 16:10

/ ddssu

Цитата
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Здравствуйте, alx32!
Вас и вероятно других наших коллег желающих повторить данную конструкцию смущает то, что Вы не знакомы с программой P_CAD. Поверьте, чтобы распечатать схему и чертеж печатной платы Вам и не понадобиться знание P_CADa. Схема распечатывается, как простой документ Word и здесь у Вас здесь не возникнет никаких трудностей. Несколько сложней дело обстоит с распечаткой чертежа печатной платы – здесь Вам придется нажать 6 кнопок. Если Вы пожелаете установить на своем компьютере программу P_CAD, я подробнейшим образом опишу Вам, как распечатать чертеж печатной платы. Позвольте дать Вам совет: устанавливайте только английскую версию P_CADa, но если таковой не найдете, устанавливайте и Русскую версию, но не русифицируйте ее т.к при русификации некоторые функции перестают работать (хотя возможно мне просто попалась неудачно русифицированная версия). Удачи Вам.
С уважением, Сергей.

<
  • Прохожий
26 октября 2011 13:49

/ den3674

Цитата
  • С нами с --
  • 0 комментариев
  • 0 публикаций
 
  • 0
Подскажите, какой полевик VT2 можно применить ?

Добавление комментария


Налетай! Паяльники, станции, жала с доставкой
  • smilelolbyewinkyahoocoollaughing
    crazybadcryingsadirefulsickstraight
    ballooncakegooddrinksmailbombsun
    nightrainstarscolddashguitar-manhandshake
    musicnegativenopardonshoksleepunknown
    wackoyawnblushbullyhashsmokingwhew
Скопируйте текст вашего комментария на случай неверного ответа на контрольный вопрос.