Mootori juhtimise põhimõte on mootoritehnoloogia valdkonna tuum, mis hõlmab mootori tööpõhimõtet, juhtimismeetodeid ja praktilisi rakendusi ning muid aspekte. Moodsa tööstuse arenedes on mootor kui oluline energia muundamise ja ülekande seade, selle juhtimistäpsus ja efektiivsus mõjutavad otseselt kogu süsteemi jõudlust ja efektiivsust. Seetõttu on motoorse juhtimise põhimõtte põhjalik mõistmine ja uurimine nii teoreetiliselt kui ka praktiliselt oluline.
Esiteks mootori tööpõhimõte
Mootor on seade, mis muudab elektrienergia mehaaniliseks energiaks ja selle tööpõhimõte põhineb elektromagnetilise induktsiooni seadusel ja elektromagnetilise jõu seadusel. Vastavalt oma tööpõhimõttele võib mootori jagada kahte kategooriasse: alalisvoolumootor ja vahelduvvoolumootor.
1. alalisvoolumootori tööpõhimõte
Alalisvoolumootor on alalisvoolu kasutamine läbi armatuuri mähise ja magnetvälja mähise koostoime, tekitades pöördemomendi seadme mehaanilise liikumise saavutamiseks. Selle põhistruktuuris on armatuur, magnetpoolused, harjad ja magnetväli. Kui alalisvool läbib armatuuri pooli, tekitab see magnetvälja, mis interakteerub armatuuri ja magnetvälja vahel, mis tekitab pöördemomendi, mis käivitab mootori. Alalisvoolumootori kiirust saab reguleerida armatuuri pinge või armatuuri voolu reguleerimisega.
2. Vahelduvvoolumootori tööpõhimõte
Vahelduvvoolumootor on seade, mis kasutab vahelduvvoolu pidevat muutumist pöörleva magnetvälja tekitamiseks, realiseerides seeläbi mehaanilise liikumise. Pöörleva magnetvälja tekitamise põhimõtte kohaselt võib vahelduvvoolumootori jagada kahte tüüpi asünkroonseks ja sünkroonseks mootoriks. Asünkroonsed mootorid (tuntud ka kui asünkroonmootorid) põhinevad elektromagnetilise induktsiooni põhimõttel. Kui vahelduvvool läbib staatori mähiseid, tekib staatoris pöörlev magnetväli ja rootor interakteerub pöörleva magnetväljaga induktsiooniefekti tõttu, tekitades seega mootori käitamiseks pöörleva pöördemomendi. Sünkroonmootor põhineb mootori kiirusel ja toiteallika sagedusel on fikseeritud proportsionaalne suhe mootori töötamise vahel, selle kiirus ja toiteallika sagedus on rangelt sünkroniseeritud.
Teiseks, mootori juhtimise meetodid
Mootori juhtimismeetodid hõlmavad peamiselt kiiruse reguleerimist, käivitusjuhtimist ja pidurduse juhtimist. Neid kontrollimeetodeid ja nende põhimõtteid kirjeldatakse üksikasjalikult allpool.
1. kiiruse reguleerimine
Kiiruse reguleerimine on mootori juhtimise kõige olulisem ja keerulisem aspekt. Kiiruse reguleerimise meetodeid on mitmesuguseid, sealhulgas takistuse pinge jaotuse kiiruse juhtimine, sagedusmuunduri kiiruse juhtimine ja vektorjuhtimine. Takistuse pinge jaotuse kiiruse reguleerimine on meetod mootori kiiruse vähendamiseks mootori toitepinge muutmise teel, see meetod on lihtne ja hõlpsasti rakendatav, kuid vähem tõhus. Sageduse muundamise kiiruse juhtimine on meetod mootori kiiruse reguleerimiseks, muutes toiteallika vahelduvvoolu sagedust, see meetod võimaldab saavutada laia kiirusevahemiku ja kõrge efektiivsuse. Vektorjuhtimine on täiustatud juhtimismeetod, mis võimaldab mootori kiirust ja pöördemomenti täpselt reguleerida, reguleerides täpselt mootori voolu ja magnetvälja, ning sobib juhtudel, kus mootori jõudlusele esitatakse kõrgemaid nõudeid.
2. Käivitamise juhtimine
Käivitusjuhtimine on mootori juhtimine protsessis seisvast olekust tööolekusse. Asünkroonsete mootorite puhul on selle käivitusmoment väike, mistõttu on sujuva käivitamise saavutamiseks vaja kasutada spetsiaalseid meetodeid. Levinud käivitusjuhtimismeetodid hõlmavad otsekäivitust, alandatud pingega käivitamist ja pehmet käivitamist. Kuigi otsekäivitus on lihtne, on käivitusvool suur ja mõju elektrivõrgule suur; vähendatud pingega käivitamine on käivitusvoolu vähendamine toitepinge vähendamise kaudu; pehme käivitamine on elektriliste elektrooniliste seadmete kasutamine mootori käivitusprotsessi sujuva juhtimise saavutamiseks.
3. Pidurduskontroll
Pidurduse juhtimine on mootori juhtimine tööolekust seisvasse olekusse protsessi käigus. Pidurijuhtimismeetoditel on mitmesuguseid meetodeid, sealhulgas energiapidurdus, tagurpidi pidurdamine ja edasi--tagasipidurdus. Energiatarbimise pidurdamine toimub mootori staatorimähise kaudu alalisvoolu, et tekitada pidurdusmoment; vastupidine pidurdamine toimub mootori toiteallika faasijärjestuse muutmisega, et tekitada pidurdamise saavutamiseks mootori pöördemomendiga vastupidine pöörlemissuund; toite-tagasipidurdus on mootori genereerimisomaduste kasutamine, mille käigus mehaaniline energia muundatakse elektrienergiaks ja suunatakse pidurdamiseks tagasi võrku.
Kolmandaks, mootori juhtimise skeem
1. püsimagnetiga mootori juhtimisskeem
See on püsimagnetilise mootori juhtimisahela skemaatiline diagramm. Seda vooluringi kasutatakse püsimagneti juhtimiseks. Vooluahel kasutab kommutatsiooniomaduste parandamiseks vahelduvvoolu triac-lülituselemente, kuna püsimagnetmootorid on generaatorid ja standardseid triac-lülituselemente on raske korralikult kommunikeerida. Püsimagnetmootorid nõuavad täielikku-lainealalist alalisvoolu.
Vahelduvvoolu kahesuunalised türistorid on ühendatud järjestikku alaldisilla vahelduvvoolu sisendi poolel. Kõige kriitilisem osa SCR-i paigaldamisel silla DC-poolsele küljele on viivitatud sisselülitamine-ja ajastus pooltsükli-lõpu lähedal. Ahel pakub laia-vahemiku juhtimist, nii et vahelduvvoolu triac-lülituselementi saab käivitada kiiresti või madala juhtivusega madalate mootorite korral. Vahelduvvoolu takisti ja alaldi pinge nimiväärtus on sarnane. Kõik põhinevad mootori tegelikul koormuse ja võrgupinge nõuetel.
2. 555 IC PWM-mootori juhtimisahela skeem koos voolupiirajaga
Mootori kiiruse kiireks muutmiseks ja mootori suuna muutmiseks juhivad neli väljundit MOSFET H-silda. N-kanali seadmed on madalama rööpa võimsusega MOSFETid ja P- kanalid on ülemise rööpa võimsusega MOSFETid. neid kõiki juhib TC4469.
Väikeseeria takistid aitavad vältida värava võnkumisi ja aeglustada alumise rööpaseadme üleminekuaega, mis aitab hoida ülemist seadet väljas. Ülemise-rööpa MOSFET-i 15 VDC paisuajami säilitamiseks, et saavutada mootoripinge üle 12 V alalisvoolu, saab hõlpsasti ja ökonoomselt lisada takistijagajaid ja madala-kulutasemega-nihketransistore.
Pingetel üle 15 V alalisvoolu saab lihtne lineaarne regulaator neid toita mootori positiivsest toiteallikast, kuna ICM7555 ja TC4469 vajavad tühist voolu. Värava kaitsmiseks voolutransientide eest saame kasutada Zeneri dioodi. Kui sama sillaharu alumine MOSFET on "sisse lülitatud", genereeritakse kõrge dV/dT ja värav-to-allika kondensaator aitab hoida ülemist MOSFET-i "väljas". Teine lahendus sellele olukorrale on hoida ülemise MOSFET-i paisuajami impedants "OFF" olekus madalal.
H-silla maandustihvtis olev sensortakisti pakub lihtsat meetodit mootori voolu impulsside kaupa tuvastamiseks, olenemata sellest, kas mootor pöörleb edasi või tagasi. See signaal filtreeritakse ja rakendatakse ICM7555-le, et takistada PWM-i teket, kui mootori vool ületab lubatud väärtuse.
3. samm-mootori juhtimisskeem
Sammmootorid pakuvad lihtsat, madalat{0}}kulu ja täpset asendijuhtimist. Sammmootorit saab juhtida mootori lähedusse paigaldatud vooluringiga ja juhtida pika kaabli kaudu kaugjuhtimisahelaga. Ahel on huvitav selle poolest, et võimsus nii mootorile kui ka juhiahelale edastatakse kahe juhtme kaudu, mis edastavad ka juhtsignaale.
LMC555 CMOS-taimeri integraallülitus (IC1) genereerib samm-mootorile 200 mikrosekundilise impulsi ja juhib selle kiirust. Mootori kiirust saab muuta selle impulsi sagedust muutes ja selleks on ette nähtud muutuv takisti R1. IC1 väljundis (pin 3) juhib negatiivne taktimpulss IRL530N (Q1) toite-FET-i väravat, mis sulgub koheselt ja ühendab draiveriplaadi maandusest lahti. See voolukatkestus saadab mootori juhile signaali mootori käivitamiseks. Pöörlemissuunda juhib juhtahelale läbi ühenduste L1 ja L2 rakendatud pinge polaarsus.
MPSA05 bipolaarne NPN transistor Q2 ja MPSA55 PNP transistorid Q3 ja Q4 inverteerivad tihvti 3 impulsse, tõmmates Q1 äravoolu kõrgele, kui Q1 on välja lülitatud. Lülituslüliti S1 määrab oma suuna polaarsust vahetades. Nupp S2 käivitab ja peatab mootori, lülitades kella sisse ja välja.
4. PWM-mootori juhtimisahela skeem edasi-, tagurpidi- ja pidurdusfunktsiooniga
See PWM-mootori juhtimisahel pakub alalisvoolumootori jaoks mitmesuguseid juhtelemente. Saate juhtida alalisvoolumootorit edasiliikumiseks, tagurdamiseks või pidurdamiseks, kuni see peatub.
Ahel kasutab mootori juhtimiseks MOSFETS-i silda, mida juhivad mitmed loogilised väravad ja väikesed bipolaarsed transistorid. Mootori pinge võib olla 10-20 volti ja vool peaks olema maksimaalselt 8 amprit. MOSFET-id peaksid olema varustatud sobivate jahutusradiaatoritega. V+ sisend peaks saama toite alalisvoolumootori tööpingest (10-20 volti). Kuigi MOSFET on ette nähtud 100 volti tööks, saate kasutada ainult maksimaalselt 20 volti, kuna seda pinget kasutatakse ka värava juhtimiseks, mis on tavaliselt piiratud 20 voltiga. Selle toitepinge minimaalne väärtus on 10 volti, kuna värav ei avane täielikult, kui pinge langeb alla 10 volti. Selle rakenduse jaoks saate valida mitut tüüpi 10–20-voldiste alalisvoolumootorite hulgast.
