Txirribildatzailearen kontrola independenteki indarretan duen motorreko DC-ri

Txikiltzailea DC (zuzeneko korrontea) finkoa aldatzeko erabilzen den gailu bat da, aldiz, DC aldaezina bihurtzeko. Txikiltzaileak eraiki beharreko tresnak hainbat motatako dira, hala nola MOSFET-ak (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors), IGBT-ak (Insulated-Gate Bipolar Transistors), indarra pasatzen duten tranzistorak, GTO-ak (Gate-Turn-Off Thyristors) eta IGCT-ak (Integrated Gate-Commutated Thyristors). Tresnak hauek kontrol-sinalen bidez aktibatu edo desaktibatu daitezke, baxuko indarrarekin, eta ez dute beharrezkoa duen beste kommutazio-zirkuitarik, horrela oso efizienteak eta praktikoak direlarik txikiltzaile- aplikazioetan.

Txikiltzaileak adina maiztasun altuan funtzionatzen dira. Maiztasun altu honek motorren prestazioak gehitu egiten ditu tensio eta korrontearen ondolariak murriztuz eta konduktibitate diskontinua kenduz. Txikiltzaile-kontrolaren ezaugarri garrantzitsuenetako bat da regeneratiboko frenatzea oraindik ere birabarrasun oso baxuan egiteko aukera ematen duela. Eremu hau zeregin sistemak DC finkoetatik DC baxuetara eman badituzte, frenatze-prozesuan energia berreskuratzeko modu efizienteagoa izango da.

Motorra Kontrolatzea

Azpian agertzen den irudia transistor bati esker kontrolatutako DC motor separatua deskribatzen du. Tr transistorea periodozko Tr iturriarekin aktibatzen da, Ton denbora igaro arte konduktibitate-egoeran geratzen dena. Irudiak motorraren bornen tensioaren eta armaturen korrontearen forma-onda ere erakusten ditu. Transistora aktibo dagoenean, motorraren bornen tensioa V da, eta motorraren funtzionamendua honela deskribatzen da:

Denbora tarte honetan, armaturen korrontea ia1-tik ia2-ra igotzen da. Fase hau 'deber' deituriko denbora-tartea da, motorra iturburu elektrikoarekin zuzenean konektatuta dagoelako. Konektio zuzena hau iturburu elektrikoak motorrari energia elektrikoaren bidez pasatzen dio, mekanikoaren momentua sortzeko eta biratu ahal izateko.

t = ton denean, Tr transistora desaktibatzen da. Ondoren, motorraren korrontea Df diodaren bidez hasieratzen hasten da. Horrela, ton≤t≤T denboraren tartean, motorren bornen tensioa zeroira jaisten da. Denbora-tarte hau 'hasieratze' deituriko denbora-tartea da. Hasieratze fase honetan, motorraren eremu magnetikoaren eta indukzioaren barruan gorde den energia hasieratze-diodearen bidez disipatzen da, korronteari iturri itxi batean jarraitu dezakeen moduan. Fase hau aztertzean eta deskribatzean, zirkuituko osagaien arteko elkarrinterakzio elektriko eta magnetikoak ulertzeko laguntzen dizu.

Motorraren korrontea ia2-tik ia1-ra jaitsitzen da denbora-tarte honetan. Deber denbora-tartearen (ton) eta txikiltzailearen periodoaren (T) arteko erlazioa 'deber maila' deitzen da.

Frenatze Regeneratiboa

Azpian agertzen den irudia regeneratiboko frenatzea egin ahal izateko konfiguratutako txikiltzaile bat deskribatzen du. Tr transistorea T periodoko eta ton denbora aktibatzen denean ziklikoki aktibatzen da. Irudian agertzen dira motorraren bornen tensioa va eta armaturen korrontea ia, konduktibitate jarraituan. Induktorearen balioa La handitzeko, kanpo-induktore bat sartzen da zirkuituan.

Tr transistorea aktibatzen denean, armaturen korrontea ia1-tik ia2-ra igotzen da. Korrontearen igoketa hau induktorean eta motorraren eremu magnetikoan gorde den energia elektrikoaren ondorioz gertatzen da, regeneratiboko frenatzearen energia-bihurketarako egoera sortuz.

Motorra regeneratiboko frenatze moduan funtzionatzen denean, generadore bezala jarduten du, energia mekanikoaren bidez energia elektriko bihurtuz. Energia elektrikoaren zati bat armaturen zirkuituko indukzioaren barruan gordeko duen energia magnetikoaren gehigarria da. Aldiz, energia elektrikoaren geratzen den zatiak kalor bihurtuko du armaturen birabarietan eta transistoretan, osagai horien ilarrazko erresistentziaren ondorioz.

Transistora desaktibatzen denean, armaturen korrontea D diodaren eta iturburu elektrikoaren V bidez igotzen da, ia2-tik ia1-ra jaisten. Prozesu hau, zirkuituan gorde den eta makinaak sortutako energia elektromagnetikoak iturburu elektrikoari itzultzeko erabiltzen dira. 0-tik ton-rako denbora-tartea 'energia gorde' deituriko denbora-tartea da, non sistema honen barruan energia gordeko den. Aldiz, ton-tik T-rako denbora-tartea 'deber' deituriko denbora-tartea da, non energia-trantsferentzia eta sistema-ren funtzionamendua gertatzen diren.

Motorra eta Frenatzearen Kontrola

Motorra aurrera biratzea ahalbidetzeko, Tr1 transistora kontrolatzen da motorri indarra eman dadin. Aldiz, frenatze-moduan, Tr2 transistorak hartzen du kontrola. Kontrola Tr1-tik Tr2-ra aldatzeak sistema-ren funtzionamendua motorra-frenatze moduan aldatzen du, eta alderantziz, kontrola Tr2-tik Tr1-ra bueltatzeak sistema-ren funtzionamendua motorra-modura bueltatzen du. Kontrol-mekanismo zehatz hau zeregin elektrikoaren sistema-ren funtzionamendu efiziente eta fidagarria lortzeko segurtasuna ematen du erabilpen-egoeren desberdinetan.

Kontrol Dinamikoa

Irudiak frenatze dinamikoaren zirkuitua eta bere forma-onda erakusten ditu. 0-tik Ton-rako denbora-tartean, armaturen korrontea ia1-tik ia2-ra igotzen da. Fase honetan, energia elektrikoaren zati bat induktorean gordeko da, operazio ondorenetarako erreserborio bezala. Berez, energia geratzen den zatiak kalor bihurtuko du armaturen ilarazko erresistanzian Ra eta TR transistorean, osagai horien ilarrazko erresistentziaren ondorioz.

Ton ≤ t ≤ T denbora-tartean, armaturen korrontea ia2-tik ia1-ra jaisten da. Fase honetan, motorrek sortutako eta induktoreetan gorde den energia RB frenatze-erresistanzian, armaturen ilarazko erresistanzian Ra eta D dioden bidez disipatzen dira. TR transistorak RB-n disipatutako energiaren kopurua kontrolatzeko papel garrantzitsu bat du. TR-ren funtzionamendua zehazki kontrolatuz, RB-n disipatutako energia kantitatea modulatu ahal izango da, horrela frenatze-prestazioa eta disipatutako energia balioa doinu handitan eragin dezakezu. Kontrol-mekanismo hau frenatze dinamikoaren prozesua doinu handitan kontrolatzen laguntzen du, energia-gestionamendu optimo eta sistema-ren estabilitasuna lortzeko.