सेपरेटली एक्साइटेड डीसी मोटरको चोपर नियन्त्रण

चोपर एक उपकरण हो जसले स्थिर अनुक्रमिक वोल्टेज (DC) को फिर्ता चलाउँदै चलाउँदै DC वोल्टेजमा परिवर्तन गर्छ। मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फिल्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरहरू (MOSFETs), इन्सुलेटेड-गेट बायपोलर ट्रान्झिस्टरहरू (IGBTs), पावर ट्रान्झिस्टरहरू, गेट-टर्न-ऑफ थ्रिस्टरहरू (GTOs), र इन्टीग्रेटेड गेट-कम्युटेटेड थ्रिस्टरहरू (IGCTs) जस्ता स्व-कम्युटेटेड उपकरणहरू चोपर निर्माणमा सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ। यी उपकरणहरू निम्न-शक्ति इनपुटहरू द्वारा गेट नियन्त्रण सिग्नलको माध्यम द्वारा ठेगा र बन्द गर्न सकिन्छ र यसलाई अतिरिक्त कम्युटेशन सर्किटको आवश्यकता छैन, जसले चोपर अनुप्रयोगका लागि उनीहरूलाई उच्च दक्षताको र व्यावहारिक बनाउँछ।

चोपरहरू सामान्यतया उच्च आवृत्तिमा संचालित गरिन्छ। यो उच्च-आवृत्ति संचालन मोटरको प्रदर्शनलाई वोल्टेज र करेन्ट रिपलहरू घटाउँदै र असंतत चालन उन्मूलन गर्दै अत्यधिक बढाउँछ। चोपर नियन्त्रणको एउटा विशेष फाइदा यो हो कि यसले धेरै निम्न घूर्णन गतिमा पनि रिजेनरेटिभ ब्रेकिङ गर्न सक्छ। यो विशेषता जब ड्राइभ सिस्टेमलाई एक स्थिर-सिमित DC वोल्टेज स्रोत दिइन्छ भने विशेष रूपमा मूल्यवान हुन्छ, जसले ब्रेकिङ ऑपरेशनको दौरान ऊर्जा फिर्ता गर्नमा दक्ष हुन्छ।

मोटरिङ नियन्त्रण

निम्न चित्रले एक अलग-अलग उत्तेजित DC मोटरलाई ट्रान्झिस्टर चोपर द्वारा नियन्त्रण गरिएको दर्शाउँछ। ट्रान्झिस्टर Tr एक अवधि T द्वारा नियमित रूपमा स्विच गरिन्छ, र यसले एउटा अवधि Ton तयारी राख्छ। चित्रमा मोटर टर्मिनल वोल्टेज र आर्मेचर करेन्टको संगत तरंग रूपहरू पनि देखाइएका छन्। जब ट्रान्झिस्टर चालू छ, मोटर टर्मिनल वोल्टेज V हुन्छ, र मोटरको संचालन यसरी वर्णित गरिन सकिन्छ:

यस विशिष्ट समय अवधिमा, आर्मेचर करेन्ट ia1 बाट ia2 मा बढ्छ। यो अवधि ड्यूटी अवधि भनिन्छ, किनकि यस समयमा मोटर सीधै शक्ति स्रोतसँग जोडिएको छ। यो सीधा जोडन शक्ति स्रोतबाट विद्युत ऊर्जा ले मोटरमा ल्याउँदै यसलाई यांत्रिक टोक उत्पन्न गर्न र घूर्णन गर्न सकिन्छ।

जब t = ton, ट्रान्झिस्टर Tr निष्क्रिय हुन्छ। त्यसपछि, मोटर करेन्ट डायोड Df द्वारा फ्रीव्हीलिङ गर्न सुरु गर्छ। फलस्वरूप, मोटर टर्मिनलमा वोल्टेज अवधि ton≤t≤T भित्र शून्यमा परिवर्तित हुन्छ। यो अवधि फ्रीव्हीलिङ अवधि भनिन्छ। यस फ्रीव्हीलिङ अवधिमा, मोटरको चुंबकीय क्षेत्र र इन्डक्टेन्समा संचित ऊर्जा फ्रीव्हीलिङ डायोड द्वारा गलाइ जान्छ, जसले करेन्टको प्रवाह बन्द चक्रमा बनाएको छ। मोटरको यस अवधिमा कार्यलाई आगे विश्लेषण र वर्णन गर्न सिर्जनात्मक र चुंबकीय अन्तःक्रियाहरू देख्दै विश्लेषण गर्न सकिन्छ।

मोटर करेन्ट यस अवधिमा ia2 बाट ia1 मा घट्छ। ड्यूटी अवधि ton र चोपर अवधि Tको अनुपातलाई ड्यूटी साइकल भनिन्छ।

रिजेनरेटिभ ब्रेकिङ

निम्न चित्रले रिजेनरेटिभ ब्रेकिङ ऑपरेशनको लागि एक चोपर दर्शाउँछ। ट्रान्झिस्टर Tr एक अवधि T र एउटा चालू अवधि ton द्वारा चक्रिय रूपमा स्विच गरिन्छ। निरन्तर चालन स्थितिमा मोटर टर्मिनल वोल्टेज va र आर्मेचर करेन्ट ia को तरंग रूपहरू चित्रको बाँकी भागमा देखाइएका छन्। इन्डक्टेन्स La को मान बढाउन एक बाहिरी इन्डक्टर सर्किटमा शामिल गरिएको छ।

जब ट्रान्झिस्टर Tr चालू हुन्छ, आर्मेचर करेन्ट ia ia1 बाट ia2 मा बढ्छ। यो करेन्टको वृद्धि यो रूपमा घट्ने छ जहाँ विद्युत ऊर्जा अस्थायी रूपमा इन्डक्टर र मोटरको चुंबकीय क्षेत्रमा संचित हुन्छ, जसले रिजेनरेटिभ ब्रेकिङको लागि आगामी ऊर्जा रुपान्तरण प्रक्रियाको आधार गर्छ।

जब मोटर रिजेनरेटिभ ब्रेकिङ मोडमा संचालित हुन्छ, यो जनरेटरको रूपमा काम गर्छ, यांत्रिक ऊर्जालाई विद्युत ऊर्जामा रुपान्तरण गर्छ। यस विद्युत ऊर्जाको एक भाग आर्मेचर सर्किटको इन्डक्टेन्समा संचित चुंबकीय ऊर्जामा योगदान गर्छ। त्यसपछि, बाँकी विद्युत ऊर्जा आर्मेचर वाइनिङ र ट्रान्झिस्टरहरूमा ताप रूपमा गलाइ जान्छ, जसको कारण यी घटकहरूको आन्तरिक प्रतिरोध हुन्छ।

जब ट्रान्झिस्टर बन्द हुन्छ, आर्मेचर करेन्ट डायोड D र शक्ति स्रोत V द्वारा गर्दै ia2 बाट ia1 मा घट्छ। यस प्रक्रियामा, सर्किटमा संचित विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा र मशीनद्वारा उत्पन्न ऊर्जा दुबै शक्ति स्रोतमा फिर्ता गरिन्छ। समय अवधि 0 देखि ton त्यहाँ ऊर्जा संचयन अवधि भनिन्छ, जहाँ ऊर्जा प्रणालीमा संचित हुन्छ। उल्टाउँदै, अवधि ton देखि T त्यहाँ ड्यूटी अवधि भनिन्छ, जहाँ ऊर्जा ट्रान्सफर र प्रणालीको संचालन गरिन्छ।

मोटरिङ र ब्रेकिङ ऑपरेशन नियन्त्रण

मोटरिङ ऑपरेशनमा, ट्रान्झिस्टर Tr1 नियन्त्रित गरिन्छ जसले मोटरलाई आगे घूर्णन गर्न शक्ति प्रदान गर्छ। उल्टाउँदै, ब्रेकिङ ऑपरेशनको लागि, ट्रान्झिस्टर Tr2 नियन्त्रण लिन्छ। नियन्त्रण Tr1 बाट Tr2 मा र Tr2 बाट Tr1 मा बिनाटिक रूपमा स्थानान्तरण गर्दा, प्रणालीको संचालन मोटरिङ बाट ब्रेकिङमा र ब्रेकिङ बाट मोटरिङमा बिनाटिक रूपमा परिवर्तन गर्छ। यो नियन्त्रण मेकनिज्म विभिन्न कार्यावलीहरूमा विद्युत ड्राइभ सिस्टेमको दक्ष र विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित गर्छ।

डायनामिक नियन्त्रण

डायनामिक ब्रेकिङ सर्किट र यसको संगत तरंग रूप निम्न चित्रमा देखाइएको छ। समय अवधि 0 देखि Ton त्यहाँ, आर्मेचर करेन्ट ia धीरे-धीरे ia1 बाट ia2 मा बढ्छ। यस अवधिमा, विद्युत ऊर्जाको एक भाग इन्डक्टेन्समा संचित हुन्छ, जसले आगामी कार्यहरूको लागि ऊर्जा रिजर्व गर्छ। एकै साथ, बाँकी ऊर्जा आर्मेचर प्रतिरोध Ra र ट्रान्झिस्टर TRमा ताप रूपमा गलाइ जान्छ, जसको कारण यी घटकहरूको विद्युत प्रतिरोध हुन्छ।

समय अवधि Ton ≤ t ≤ T त्यहाँ, आर्मेचर करेन्ट ia ia2 बाट ia1 मा घट्छ। यस अवधिमा, मोटरद्वारा उत्पन्न ऊर्जा र इन्डक्टेन्समा संचित ऊर्जा दुवै ब्रेकिङ प्रतिरोध RB, आर्मेचर प्रतिरोध Ra, र डायोड D द्वारा गलाइ जान्छ। ट्रान्झिस्टर Tr, RBमा गलाइने ऊर्जाको मात्रा नियन्त्रण गर्ने महत्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। Trको संचालनलाई निश्चित रूपमा नियन्त्रण गर्दा, एक व्यक्तिले RBमा गलाइने शक्ति र गलाइने ऊर्जाको प्रभावित मान को विनियमन गर्न सक्छ। यो नियन्त्रण मेकनिज्म डायनामिक ब्रेकिङ प्रक्रियालाई फाइन-ट्यून गर्न सक्षम बनाउँछ, जसले ऊर्जा प्रबन्धन र प्रणालीको स्थिरताको लागि उपयुक्त बनाउँछ।