Eraldi pöördlaadega DC mootori lõhkejuhtimine

Sega on seade, mis teisendab fikseeritud otsespannингu (DC) muutuvaks otsespannингiks. Segade ehitamisel kasutatakse tavaliselt iseülevoolavaid elemente, nagu metall-oksüdi-semi kondaktor-lahusvälja-transistorid (MOSFETsid), eraldatud-portiga bikipolärsed transistoorid (IGBTsid), võimsuse transistoorid, portiga välja lülitatavad tiristoorid (GTOsid) ja integreeritud portiga ülevoolavad tiristoorid (IGCTsid). Neid seadmeid saab otse sisse- või välja lülitada vähese energiaga portsignaalide abil ning nende kasutamine ei nõua lisalülitustehinguid, mis muudab need segade rakendustes väga efektiivseteks ja praktikateks.

Segad töötavad tavaliselt kõrge sagedusega. See kõrge sagedus oluliselt parandab mootori jõudlust, vähendades spanningu ja voolu fluktuatsioone ning elimineerides katkeline juhtimine. Üks segakontrolli märkimisväärsemaid eeliseid on tema võime lubada taastuvbrakeerimist isegi väga madalatel pöörlemiskiirustel. See omadus on eriti väärtuslik, kui juhtsüsteem varustatakse fikseeritud kuni madala DC-vooluallikaga, mis võimaldab efektiivset energia taasvõtmist brakeerimisoperatsioonidel.

Mootorite kontroll

Järgnev joonis illustreerib transistoriga segaga juhitavat eraldi paigutatud DC-mootorit. Transistor Tr perioodiliselt lülitatakse sisse perioodiga Tr, jäädes läbimurdsesse ajaks Ton. Mootori terminaalspannungu ja armatuuri voolu vastavate lainekujude näidatakse ka joonisel. Kui transistor on sisse, on mootori terminaalspannung V, ja mootori töö kirjeldub järgmiselt:

Selle konkreetse aja intervallis suureneb armatuuri vool ia1-st ia2-ni. Seda faasi nimetatakse tööperioodiks, kuna mootor on otse ühendatud vooluallikaga selle perioodi jooksul. Otseühendus võimaldab elektrilist energiat vooluallikast edastada mootorile, mis võimaldab seda mehaanilist jõudu luua ja pöörata.

Kui t = ton, deaktivitakse transistor Tr. Seejärel hakkab mootori vool vabalt voolama dioodi Df kaudu. Tulemuseks on mootori terminaalspannung nulli langemine ajaintervallis ton≤t≤T. Selle intervalli nimetatakse vaba voolumisintervalliks. Vabas voolumisfaasis on energiat, mis on säilitatud mootori magnetväli ja induktiivsus, vabastatud vaba voolumisdioodi kaudu, hoides voolu kinnises tsükli sees. Mootori töö selles intervallis saab analüüsida ja kirjeldada uurides sellele elektrilisi ja magnetilisi suhteid sirkuite komponentides.

Mootori vool väheneb selles intervallis ia2-st ia1-ni. Tööperioodi ton suhe segaperioodiga T nimetatakse töötsükliga.

Taastuv brakeerimine

Järgnev joonis illustreerib sega, mis on konfigureeritud taastuvbrakeerimiseks. Transistor Tr tsüklikult lülitatakse perioodiga T ja sisselülitamisperioodiga ton. Joonisel on näidatud mootori terminaalspannung va ja armatuuri vool ia pideva juhtimise tingimustes. Induktiivsuse La väärtuse suurendamiseks on sirkuiti lisatud väline induktor.

Kui transistor Tr lülitatakse sisse, tõuseb armatuuri vool ia1-st ia2-ni. See voolu suurenemine toimub sellel ajal, kui elektriline energia ajutiselt säilitatakse induktoris ja mootori magnetvälis, et valmistuda järgmise energia teisendamise protsessi, mis on karakteristlik taastuvbrakeerimise jaoks.

Kui mootor töötab taastuvbrakeerimise režiimis, see funktsioneerib generaatorina, teisendades mehaanilist energiat elektriliseks. Osa sellest elektrilisest energiast panustab armatuuri tsirkviidi induktiivsuses säilitatava magnetenergia suurenemisele. Samas hävitatekub ülejäänud elektriline energia soojusena armatuuri spiraalides ja transistories, kuna neil on omane vastus.

Kui transistor lülitatakse välja, läbib armatuuri vool dioodi D ja vooluallika V, vähenedes ia2-st ia1-ni. Selles protsessis tagastatakse nii tsirkviidis säilitatud elektromagnetiline energia kui ka masin poolt genereeritud energia vooluallikasse. Aja intervall 0-st ton-ni määratletakse energia säilitamise intervalliks, mil energiat kogutakse süsteemis. Vastupidiselt, intervall ton-st T-ni nimetatakse tööperioodiks, kus toimub energia edastus ja süsteemi töö.

Mootorite ja brakeerimise juhtimine

Mootorite töö ajal reguleeritakse transistor Tr1, et tarnida energiat mootorile, võimaldades sellele edasipöördväärselt keeruda. Vastupidiselt, brakeerimise ajal võtab kontrolli üle transistor Tr2. Kontrolli üleminek Tr1-st Tr2-le liidab süsteemi töö mootorite režiimist brakeerimise režiimi, ja selle ülemineku pööramine viib taas mootorite režiimi. See täpne juhtimismeetod tagab elektrijuhtsüsteemi efektiivse ja usaldusväärse töö erinevatel töötingimustel.

Dünaamiline juhtimine

Dünaamilise brakeerimise tsirkviit koos vastavate lainekujudega on näidatud järgneval joonisel. Ajaintervallis 0-st Ton-ni suureneb armatuuri vool ia järk-järgult ia1-st ia2-ni. Selle faasi jooksul säilitatakse osa elektrilisest energiast induktiivsuses, mis toimib järgmise operatsiooni jaoks varustamisvarujuhena. Samas hajutatakse ülejäänud energia soojusena armatuuri vastusel Ra ja transistories TR, mis on vajalik tagajärg elektrilise vastuse olemasolul nendes komponentides.

Ajaintervallis Ton≤t≤T väheneb armatuuri vool ia ia2-st ia1-ni. Selle faasi jooksul hajutatakse nii mootori poolt genereeritud energia kui ka induktiivsustes säilitatud energia brakeerimise vastusel RB, armatuuri vastusel Ra ja dioodil D. Transistor Tr mängib olulist rolli RB-s hajutatava energia reguleerimisel. Transistori täpseks kontrollimiseks saab efektiivselt moduleerida RB-s hajutatavat jõudu, mille kaudu mõjutatakse üldist brakeerimisjõudu ja hajutatava energia tegelikku väärtust. See juhtimismeetod võimaldab dünaamilise brakeerimisprotsessi täpselt reguleerida, tagades optimaalse energiahalduse ja süsteemi stabiilsuse.