Управление коммутацией секций по сигналам э.д.с. вращения

В некоторых случаях ДПР как конструктивный элемент ВД удается исключить, используя для управления коммутацией э.д.с. секций. В этом случае конструктивно ВД оказывается полным аналогом синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов, и, в то же время, будет обладать всеми положительными свойствами коллекторного двигателя. Возможность управления коммутацией по э.д.с. наглядно можно проиллюстрировать на примере двигателя с разомкнутой обмоткой и нереверсивным питанием секций.

Рассмотрим принцип построения привода с управлением коммутацией по э.д.с. на примере трехсекционного двигателя при нереверсивном питании секций, функциональная схема и диаграмма работы которого представлена на рис. 5.18.

В соответствии с функциональной схемой напряжение секций поступает на входы компараторов КП1 – КП3. Сигналы на выходе этих компараторов будут определяться соотношениями

Xi=1=>Ui≥0,
Xi=0=>Ui<0.

Когда ключ, к которому подсоединена секция, замкнут, ее напряжение (потенциал) равно напряжению питания двигателя завычетом падения напряжения на ключах, а когда ключ разомкнут, потенциал секции равен ее э.д.с. вращения. В двигательном режиме в соответствии с принципом действия ВД для рассмотренной схемы ключ должен быть замкнут при положительной э.д.с. рис. 5.18.б, т.е. напряжение на секции и ее э.д.с. должны иметь одинаковый знак – signei=signUi. Тогда в соответствии с приведенными уравнениями состояния компараторов получим:

Xi=1=>ei≥0,
Xi=0=>ei<0.

Таким образом, состояние компараторов полностью определяется э.д.с. секций. Но как мы отмечали число чувствительных элементов ДПР должно быть равно числу секций, поэтому знак э.д.с. несет тот же объем информации о положении ротора, что и ДПР.

С выхода компараторов сигналы поступают на логические преобразователи, которые реализуют функции (5.9) для последовательностей Y и Z. Последние управляют ключами инвертора, обеспечивая 120-градусную коммутацию. Аналогично можно построить схему и при реверсивном питании секций.

На рис. 5.18 представлена идеальная форма потенциала на секциях. В реальных условиях она искажается за счет коммутационных процессов, что приводит к провалу или всплеску напряжения секции и может вызвать сбои в работе двигателя и нарушению алгоритмов коммутации. Для исключения этого явления на входах компараторов ставят фильтры, с помощью которых пульсации напряжения от коммутационных процессов сглаживаются.

Рис. 5.18. Функциональная схема и временная диаграмма работы
трехсекционного ВД при управлении коммутацией по э.д.с. секций

Основным недостатком схем с управлением коммутацией по э.д.с. является то, что при неподвижном роторе э.д.с. вращения отсутствует, поэтому отсутствует и информация о положении ротора и пуск двигателя в режиме самокоммутации невозможен. Для запуска ВД с такой схемой необходимо предварительно «оживить» ротор либо раскачивая его, либо переведя ВД в режим шагового двигателя. Другими словами, любым способом необходимо раскрутить ротор до скорости, при которой э.д.с. вращения будет достаточной для срабатывания компаратора. Так как современные компараторы имеют чувствительность на уровне милливольт, что соответствует скорости до долей радиана в секунду, для пуска достаточно небольшого толчка ротора. Таким образом, в функциональную схему ВД обязательно должно быть введено устройство пуска.

В связи с указанным недостатком рассмотренные схемы ВД не могут быть рекомендованы в приводах со сложной циклограммой движения или приводах следящих систем. Их рационально использовать в приводах с простой циклограммой, например, в приводе ротора гироскопа, вентиляторах, насосах и др.

Дата добавления: 2015-08-05