Управление трехфазным двигателем: Трехфазный асинхронный двигатель

(PDF) ВЕКТОРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ СИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ

Автоматизація технологічних і бізнес-процесів № 17/2014

75

самых сложных узлов системы векторного управления и его разработка в статье не рассматривается. Сам

наблюдатель будем рассматривать как «черный ящик».

Техническая реализация. Обзор рынка электронных компонентов показал, что электронной

промышленностью выпускаются специализированные интегральные микросхемы для векторного управления

электродвигателями. Первые поколения данных микросхем были реализованы на жесткой логике или ПЛИС.

Другими словами, в них был аппаратно реализован алгоритм векторного управления, причем под конкретный

тип двигателя. Они не содержали в себе вычислительного микропроцессора, для управления ими требовался

внешний микроконтроллер. Один из наиболее известных производителей данного типа микросхем –

американская фирма International Rectifier (IR), выпускающая микросхемы серии IRMCK [5].

Следующим поколением специализированных микросхем для управления электродвигателями были

микросхемы содержащие в своем составе, кроме аппаратно реализованной системы векторного управления,

еще и управляющий микропроцессор, чаще всего с ядром MSC51 [5]. Такие микросхемы также выпускаются

фирмой IR – серия IRMCF 312, фирмой Toshiba выпускаются аналогичные микросхемы. Существуют похожие

разработки и у других производителей. Преимуществом такой системы является отсутствие необходимости в

мощной вычислительной системе, т.к. все вычисления производятся аппаратно, а микроконтроллер только

управляет этим процессом. Но существенным минусом такого подхода является низкая гибкость таких систем.

Обычно они специализированы под управление конкретным типом двигателя и не дают возможности вносить

какие-либо изменения в алгоритм работы системы. При разработке встраиваемого электропривода это иногда

бывает очень важно. Фирма IR вела разработки по созданию универсального привода, который мог бы быть

легко перестроен под конкретные задачи. Однако на данный момент они не достигли существенного успеха,

т.к. подобные системы выходили сложными и дорогостоящими.

В начале 2013 года американская фирма Texas Instruments (TI) предложила новый подход к решению данной

проблемы – полная программная реализация алгоритма управления на микроконтроллере общего назначения.

Ею было разработано программное обеспечение модульной структуры InstaSpin-FOC. Данный пакет

программного обеспечения содержит все необходимые библиотеки для реализации системы векторного

управления любым типом трехфазных двигателей. Эти библиотеки содержат все модули, приведенные на

структурной схеме системы управления (рисунок 2). Данное программное обеспечение довольно гибкое и

позволяет разработчику легко вносить изменения в алгоритмы работы системы.

Элементы структурной схемы (рисунок 2), обведенные пунктиром, реализуются программно в

микроконтроллере. Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) –

аппаратная периферия микроконтроллера. Они работают автономно.

Естественно, для программной реализации данной системы требуются большие вычислительные мощности

микроконтроллера. Фирма TI выпускает высокопроизводительные и в то же время относительно недорогие

32-разрядные микроконтроллеры серии С2000. К примеру, самый младший процессор данной серии

TMS320F28027 работает на частоте 60 Мгц, содержит достаточно мощную периферию, такую, как 12-

разрядный АЦП и 8-канальный ШИМ высокого разрешения [3]. Данный микроконтроллер способен выполнять

алгоритм векторного управления с частотой 20 кГц, т.е. за 50 мкс выполняет все необходимые расчеты.

Оптовая стоимость данного процессора порядка 5 долларов.

Выводы: В статье были рассмотрены основные принципы построения системы векторного управления

синхронным двигателем. Из вышеописанного видно, что принцип векторного управления позволяет управлять

трехфазным синхронным двигателем так же легко, как и двигателем постоянного тока, т.е. регулируя всего

одну величину – ток (момент) двигателя. Система векторного управления также обеспечивает лучше рабочие

характеристики двигателя, по сравнению с другими методами управления. Современная элементная база

позволяет создать недорогой и в то же время высококачественный электропривод, который может быть легко

адаптирован под конкретные задачи управления.

Следующим этапом исследования будет техническая реализация системы, а именно синтез программного

обеспечения и разработка принципиальной электрической схемы электропривода, которые будут рассмотрены

в следующей статье.

Литература

1. Калачев Ю.Н. Векторное регулирование (заметки практика). ЭФО, 2013. 63 с.

2. InstaSpin-FOC Users Guide. Texas Instruments, 2013. 426 p.

3. TMS320F28027F – Piccolo MCUs. Datasheet. Texas Instruments, 2012. 216 p.

4. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Векторное_управление

5. URL: http://www.compel.ru/lib/ne/2008/18/4-konfiguriruemyie-kontrolleryi-elektroprivoda-serii-irmck/

ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ І ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ У СИСТЕМАХ УПРАВЛІННЯ

Бессенсорное управление трехфазным двигателем BLDC для карданных подвесов?

Can I use a sensorless control of the motor, by sensing the back EMF even if the motor is spinning very low?

Технически, да, вы можете. Однако на практике это невозможно / сложно. Причина в том, что из-за того, что напряжение обратной ЭДС очень низкое, вам необходимо его усилить (дополнительные цепи) или работать с данными низкого разрешения. Поскольку разрешение снижается, вы получаете зубцы, потому что становится трудно определить точную точку пересечения нуля. Кроме того, обратная эдс не может быть ниже, чем шум в вашей системе, вы его не обнаружите.

How can I energize properly the phases of the BLDC motor, from standstill, if it is sensorless?

Вы выполните последовательность запуска с разомкнутым контуром и будете надеяться, что двигатель заработает. Продолжайте работу с разомкнутым контуром, пока не будет достигнута критическая скорость обратной ЭДС.

Can I use the IMU for finding out how to spin the BLDC motor properly without counter rotations (meaning that I know when to commutate)?

ИДУ обычно дает информацию об ускорениях. Таким образом, вы будете интегрировать это, чтобы найти положение ротора. Эта операция займет некоторое время, и возникнут ошибки в расчетах (в двигателях BLDC возникнет зубчатая передача). Я бы сказал, что этот метод будет сложнее, чем метод обратной ЭДС. Метод IMU лучше для шаговых двигателей. (Шаговые двигатели + IMU = хорошая система подвеса)

How can I hold the motor standstill when reaching the setpoint?

Вы будете переключать mosfet с постоянной частотой. Мотор будет двигаться с постоянной скоростью. Это то, что вы подразумеваете под этим вопросом?

Should I implemebt a speed controller or a torque (current) one for such an application (sensorless driving of BLDC motors at low speeds)?

Двигатели BLDC неэффективны и их трудно контролировать на низких скоростях. Почему бы не использовать шаговый двигатель? Если вам действительно нужно использовать BLDC, используйте одновременно метод с текущей и обратной ЭДС. У них есть свои преимущества.

    

Управление бесколлекторным двигателем — программирование

Программирование контроллера для управления бесколлекторным двигателем — это основное, на что мне пришлось тратить время.
Сдесь я опишу задачи, которые приходилось решать.

    1. Формирование трехфазного напряжения.

В статьях из интернета я прочел, что bldc должны управляться трапецевидной формой сигнала, а синусоидальной формой сигнала управляются т.н. blac двигатели.
Покрутив шуруповертом несколько бесколлекторных двигателей я оценил на осциллографе форму противоЭДС, и это был синус. Таким образом я решил, что правильнее будет формирование трехфазного синуса. Математику можно посмотреть в апнотах Atmel. В результате оказывается, что ШИМом на фазах нужно формировать вот такие вот сигналы:

Собствено сигналы — это Ряд1,2,4. А Ряд 3 — это синусоида, получаемая в результате между двумя любыми фазами.
Я составил таблицу из 256 значений от 0 до 360 градусов для этой формы сигнала и делал 3 выборки через 120 градусов для каждой из фаз.
Взятый мной контроллер Atmel имеет так называемый Power Stage Controller. Суть в том, что можно записать значения ШИМ в 3 регистра и заниматься другими вычислениями, а в это время контроллер будет включать и выключать выводы PSC, поддерживая требую скважность ШИМ. Затем записать следующие значения и т.д. При этом счетчик PSC работает на повышенной частоте, обеспечивая высокую точность ШИМ. Вобщем это намного лучше, чем программное формирование ШИМ.

Решив эту задачу уже можно повертеть двигатель, но если ротор не успеет за магнитным полем и сорвется, то раскрутиться он уже не сможет и будет просто колебаться или вибрировать. Поэтому для определения положения ротора нужно приступить к следующей задаче.

2. Оценка состояния датчков холла.

В промышленных бесколлекторных двигателях используются цифровые датчики холла, в отличии от дисководов и сидиромов. При смене направления магнитного потока выход датчика замыкается на землю или размыкается и напряжение на нем подтягивается внешней схемой до 5В.
Если двигатель имеет 1 пару полюсов, то выход датчика на оборот будет иметь 2 комбинации — 0 и 1. Если установить 3 датчика через 120 электрических градусов, то на оборот получится 6 различных состояний+2 невозможных 111 и 000. Возможно можно установить и больше датчиков, но для двигателя с 2 парами полюсов 12 контрольных точек на оборот вполне достаточно для управления.

Возможно мне не повезло, но двигатели FL42BLS01 и FL57BLS04, с которыми я работал, имели различное расположение датчиков холла. Поэтому была создана универсальная процедура калибровки. При медленном повороте двигателя запоминается положение датчиков холла, а в реальной работе поле переключается со смещением в 90 электрических градусов. Отклонение от 90 градусов снижает КПД, но на двигателях с большим количеством пар полюсов позволяет снять больше мощности, у моделистов это называется управление таймингом. И может мне ещё раз не повезло, но на двигателе FL42BLS01 датчики стояли немного неравномерно, поэтому процедура калибровки была написана не зря.

3. Расчет необходимой скорости вращения магнитного поля, добавление плавного старта и др.

По времени между срабатываниями датчиков холла можно приблизительно определить реальную частоту вращения двигателя и скорректировать скорость вращения магнитного поля. Всё, проделанной работы уже достаточно для вращения мотора. Остальное — дополнительные функции.

Плавный старт.  С момента запуска, например на одну секунду, ограничивается максимальная амплитуда напряжения. Это позволяет избежать резких рывков на старте.
Также желательно добавить ограничение напряжения в области малых скоростей, это будет защита от заклинивания и перегрева, но соответственно уменьшится и максимальный вращающий момент.
Вобщем-то нужно ещё добавить действия по таймауту датчиков (мотор заклинило), добавить функцию тормоза (быстрая остановка мотора после выключения), реверса. Также не стоит забывать про защиту от короткого замыкания.

4. Поддержание скорости.

Для этой задачи стоит ознакомиться с теорией ПИД-регулирования.
Сразу скажу, что можно ограничиться пропорциональным регулированием. То есть изменять амплитуду напряжения пропорционально ошибке по скорости.
Дело в том, что интегральная компонента регулирования повышает точность, но снижает устойчивость и с инерционными нагрузками на двигатель могут начаться колебания.
Дифференциальная же компонента как раз служит для борьбы с колебаниями инерционных нагрузок, но требует высокой точности от датчиков, которую не обеспечивают датчики холла.
При инерционных нагрузках нужен уже другой уровень — быстрая электроника и точный датчик-энкодер.
От датчиков холла можно добиться стабильности — снимать показания 1 раз за оборот, но на снижение частоты съема данных в 12 раз я решил не идти.
Я реализовывал поддержание скорости в достаточно специфичном режиме — с минимальным шумом в диапазоне до 2 тыс. оборотов и с относительно постоянной нагрузкой. В остальных случаях этот режим работает посредственно.

5. Интерфейс.

В промышленных решениях обычно используют аналоговый вход для амплитуды и несколько входов под включение, реверс и т.д. Управление при этом можно организовать очень просто — переменным резистором и несколькими кнопками. Однако при большой длине проводов или высокой мощности двигателя наводятся помехи и провода нужно экранировать. В моделизме скорость задаётся не напряжением, а частотой, но вопрос с помехоустойчивостью всё равно до конца не решается.
Поэтому я использовал помехоустойчивый интерфейс RS485, а данные передавал по протоколу MODBUS. Старейший и наиболее простой стандарт, на изучение которого у меня тем не менее ушло порядочно времени. Ну и естественно пришлось делать панель управления на микроконтроллере, которая бы тоже понимала MODBUS. А на ней дисплей, кнопки и энкодер.

Ну вот вкратце и всё!
Если будут вопросы — дополню.

ZB0039 — AS-Interface пускатель для трехфазных двигателей

Электрические характеристики
Рабочее напряжение [В] 26,5…31,6 пост. тока
Макс. потребление тока от AS-i [мА] 250
Макс. общая токовая нагрузка [A] 0,3
Встроенный сторожевой таймер да
Входы/выходы
Количество входов и выходов Количество цифровых входов: 4; Количество цифровых выходов: 4
Входы
Количество цифровых входов 4
Входная цепь цифровых входов ПНП
Питание датчиков входов АС-я
Напряжение питания [В] 20…30
Макс. суммарный номинальный ток входов [мА] 140
Высокий входной ток [мА] 6…10
Низкий входной ток [мА] 0…2
Мин. уровень переключения высокий сигнал [В] 10
Цифровые входы с защитой от короткого замыкания да
Выходы
Электрический проект АС-я
Количество цифровых выходов 4
Диапазон напряжения постоянного тока [В] 18…30; (к ЗСНВ)
Диапазон напряжения переменного тока [В] 110…400
Макс. токовая нагрузка на выход [мА] 150; (внешние выходы: защита от короткого замыкания; реверсивный контактор: не защищен от короткого замыкания)
С гальваническим разделением да
Условия эксплуатации
Температура окружающей среды [°C] 0…60
Защита ИП 54
Испытания/разрешения
ЭМС
Классификация AS-i
Версия AS-i 2,0
Расширенный режим адресации нет
Профиль AS-i С-7.0
Конфигурация ввода-вывода AS-i [шестнадцатеричный] 7
Идентификационный код AS-i [шестнадцатеричный]
0
Механические данные
Вес [г] 1854,6
Тип крепления Крепление объединительной платы
Размеры [мм] 180 х 182 х 90
Материалы Поликарбонат, армированный стекловолокном; огнестойкий; устойчивый к ультрафиолетовому излучению
Дисплеи/элементы управления
Дисплей
состояние переключения Светодиод, желтый
операция Светодиод, зеленый
ошибки Светодиод, красный
Примечания
Примечания
Пускатель электродвигателя PowerSwitch использует два выхода для включения реверсивных контакторов (двигатель вправо/влево/выкл.).
По желанию можно подключить еще два выхода.
Сообщения «защита двигателя активирована» и «ручная панель управления подключена» отображаются через биты входных данных.
Датчики могут быть подключены к двум дополнительным входам.
Количество в упаковке 1 шт.

Разница между контакторами и пускателями двигателей (и пускателями пониженного напряжения)

Электродвигатели абсолютно необходимы для автоматизации бесчисленных приложений по всему миру.В большинстве случаев , приводящий в движение двигателей — подача к ним электроэнергии — требует некоторой инженерной системы, которая также должна быть совместима с расположением обмотки двигателя. Поскольку эти системы питания двигателя часто используют или сопровождают другие электрические устройства управления и подключения, уже описанные в этом Руководстве по проектированию, мы рассмотрим их наиболее распространенные варианты. Дополнительную информацию о моторных приводах, имеющих функции, выходящие за рамки пускателей электродвигателей, можно найти в этом руководстве по управлению движением.ком статья.

Только самые простые и наименьшие конструкции — обычно с однофазными двигателями мощностью 5 л.с. или меньше или трехфазными двигателями мощностью 15 л.с. или меньше — допускают прямое подключение к сети (также называемое через линию

) подключением к электросети. источника без риска перегрузки двигателя и состояния пониженного напряжения в линии. Трехфазные двигатели, управляемые таким образом, могут иметь обмотки, соединенные в простую звезду (также называемую звездой) по схеме или , треугольник… могут работать параллельно или (для более высокого напряжения) последовательно.

Автоматический выключатель Siemens SIRIUS 3RV2011-1HA10 типоразмера S00 представляет собой токоограничивающий выключатель для фидеров нагрузки до 3 кВт при трехфазном напряжении 400 В переменного тока. Защита от короткого замыкания 104 А и регулируемая защита от перегрузки от 5,5 до 8 А надежно защищают электродвигатели. Изображение предоставлено компанией Automation24 Inc.

. В других местах пуск двигателя через линию создает слишком много проблем для самого двигателя, а также для систем, подключенных к двигателю, включая вредные электрические эффекты, а также чрезмерный износ механических компонентов силовой передачи.Цели проектирования безопасности, производительности и точности обычно требуют использования более продвинутых подходов к управлению двигателем.

Пусковой ток является важным параметром при выборе правильного размера и сопряжения двигателей и пускателей. Пусковой ток от пускателя двигателя должен быть достаточным, чтобы двигатель соответствовал требованиям по крутящему моменту и ускорению, но не должен вызывать чрезмерное падение напряжения в линии электропитания.

Основы терминологии: разница между контакторами и пускателями двигателей

В предыдущем разделе этого Руководства по проектированию мы подробно описали, как контакторы и реле являются отдельными компонентами, несмотря на то, что иногда в отрасли используются термины, которые предполагают обратное.Контакторы и пускатели двигателей также являются отдельными компонентами. Здесь эти термины взаимозаменяемы, потому что в их основе лежит одна и та же технология — переключатель, способный работать с высокими напряжениями.

Этот пускатель двигателя прямого пуска представляет собой SIRIUS 3RM1001-1AA04 от Siemens с управляющим напряжением 24 В постоянного тока и регулируемым расцепителем перегрузки по току срабатывания от 0,1 до 0,5 А. Он обеспечивает полупроводниковую защиту двигателя и подходит для систем с двигатели мощностью до 0,12 кВт Стандартная ширина 22,5 мм занимает минимальное пространство внутри шкафов управления.Изображение любезно предоставлено Automation24 Inc.

Разница в том, что пускатели двигателей имеют одну дополнительную систему или системы, которых нет в контакторах — реле перегрузки определенного типа для отключения входа напряжения , если это реле обнаружит перегрузку двигателя или условия перегрева двигателя из-за продолжительной работы. сверхток. Пускатели двигателей с самозащитой , обозначенные как , также имеют защиту от короткого замыкания. Здесь снова ключевое значение имеет точное использование терминологии: вместо того, чтобы использовать короткое замыкание для обозначения какой-либо электрической неисправности, уместно использовать этот термин только при обсуждении внезапного перегрузки по току, возникающего из-за потока электроэнергии, который нашел какой-то непреднамеренный путь. путешествовать.Защита от короткого замыкания мгновенно отключает систему от источника питания.

Это пример силового контактора. Это Siemens SIRIUS 3RT2015-1BB41 для питания трехфазных двигателей и систем электрообогрева мощностью до 3 л.с. при 480 В переменного тока. Силовой контактор использует управляющее напряжение 24 В постоянного тока, имеет нормально разомкнутый контакт и резьбовые кабельные разъемы.
На самом деле существует множество размеров и версий этого силового контактора для фидеров нагрузки с автоматическими выключателями, а также различные коммутационные устройства SIRIUS для безопасного и функционального переключения электрических нагрузок.
• Контакторы 3RT2 имеют размеры от S00 до S3. Контакторы 3RT1 бывают размеров от S6 до S12
• Силовые контакторы 3RT.0 и вакуумные контакторы 3RT12 предназначены для коммутации моторизованных нагрузок
• Четырехполюсные контакторы 3RT23 (и трехполюсные контакторы 3RT24 / 3RT14) коммутируют активные нагрузки
• Четырехполюсные контакторы 3RT25 контакторы для изменения полярности двигателей подъемных редукторов
• контакторные реле 3Рх3 переключают в цепи управления
• контакторы емкостные 3РТ26 переключают емкостные нагрузки (АС-6б)
• контакторы 3РТ1 / 3РТ2 / 3Рх3 имеют расширенные рабочие диапазоны … 3РТ10 / 3РТ20 / Контакторы 3Rh31 предназначены для применения на рельсах … а реле сопряжения 3RT20 / 3Rh31 предназначены для системного взаимодействия с электронными контроллерами
• 3RT1…-.Контакторы S.36 имеют отказоустойчивые управляющие входы для приложений, связанных с безопасностью.
Также доступны реверсивные контакторные сборки — как и контакторы для пуска трехфазных двигателей с уменьшенными пиками пускового тока (в форме контакторных сборок для схемы звезда-треугольник.

Еще одно различие между контакторами и пускателями двигателей связано с тем, как эти два компонента рассчитаны и указаны. Контакторы обычно классифицируются по их напряжению. Напротив, пускатели двигателей обычно оцениваются по их допустимому току и мощности двигателей, для которых они предназначены. повторно совместимы… даже при пусковом токе при запуске без ложных срабатываний.Обычно это достигается за счет небольшой задержки срабатывания реле, поскольку многие двигатели (особенно небольшие) могут достичь полной рабочей скорости всего за несколько секунд.

Принципиальные схемы типовых вариантов контакторов, пускателей полного напряжения и устройств плавного пуска показывают их различия и сходства. Нажмите, чтобы увеличить.

Запуск двигателя на самом базовом уровне классифицируется как ручной или автоматический.

Ручной пуск включает переключатели включения/выключения с ручным управлением, которые просто замыкают или размыкают входную цепь двигателя при активации персоналом предприятия.Некоторые версии, которые квалифицируются как настоящие пускатели двигателей (как указано выше), включают реле тепловой перегрузки для обесточивания двигателя в случае его перегрева.

Напротив, автоматически запускаемый пуск двигателя иногда называют магнитным пуском для электромеханических контакторов, которые являются основой этой конструкции.

Как и в случае любой электромеханической релейной технологии, они имеют стационарные электромагнитные катушки, которые (по команде от кнопки, концевого выключателя, таймера, поплавкового выключателя или другого реле) объединяют две цепи.Эти цепи включают входные силовые контакты и ответный держатель, которые (после замыкания вместе) пропускают ток в обмотки двигателя. Одним из вариантов этой конструкции является комбинированный пускатель, который включает в себя магнитное действие, а также некоторый способ отключения электропитания при необходимости … либо с помощью предохранителя, выключателя, либо выключателя цепи двигателя.

Пуск двигателя по схеме «звезда-треугольник» (один из типов системы с уменьшенным пусковым током) подает полное линейное напряжение на обмотки двигателя по схеме «звезда» во время запуска, хотя напряжение на каждой обмотке двигателя уменьшается на величину, обратную квадратному корню из трех (57.7%), поэтому такую ​​схему иногда (довольно неточно) называют пуском при пониженном напряжении. Затем схема (обычно с контактором для каждой фазы, реле перегрузки, таймером и механической блокировкой) переключает вход двигателя, чтобы подать полное линейное напряжение на обмотки треугольника.

Пусковой двигатель с частичной обмоткой — используется вместе со специальными двигателями с двойным напряжением, упомянутыми выше, — подает прямое напряжение только на одну часть (половину или две трети) обмоток двигателя (обычно девять или двенадцать) при Начало.Затем, по истечении установленного времени или обнаружении установленного напряжения, срабатывает реле или таймер и дает команду на добавление остальных обмоток и подачу питания. Ускорение может быть неравномерным, но пусковое сопротивление двигателя с частичной обмоткой не влияет на пусковой крутящий момент… и позволяет запускать с низким крутящим моментом, что полезно для насосов, вентиляторов и воздуходувок. Как и пуск по схеме «звезда-треугольник», пуск с частичной обмоткой представляет собой тип системы с уменьшенным пусковым током и обеспечивает пониженное полное линейное напряжение при запуске двигателя, но технически не квалифицируется как пуск с пониженным напряжением.

Реверсивный пуск при полном напряжении использует способ изменения направления вращения асинхронных двигателей при изменении направления любых двух силовых проводов. Системы реверсивного пуска просто включают пару зеркальных контакторов, дополненных взаимоблокирующими подкомпонентами, чтобы обеспечить условия работы вперед и назад. Более быстрое изменение направления вращения может быть выполнено с помощью заглушки , что является временным питанием обеих цепей.

Более управляемый: пускатели двигателей пониженного напряжения

Помимо семейства полновольтных пускателей есть пускатели пониженного напряжения.Там, где оси машины требуют плавного разгона без рывков до полной скорости (для защиты присоединенного оборудования машины или некоторого прикрепленного груза), необходимы пускатели двигателей с пониженным напряжением. Фактически, они также полезны в настройках, регулируемых местными энергосистемами, которые ограничивают колебания напряжения и скачки тока в источниках питания во время запуска двигателя.

Пускатели двигателей пониженного напряжения включают четыре общих подтипа.

Пускатели электродвигателей с первичным резистором

Пускатели электродвигателей с первичным резистором являются экономичным вариантом, в котором используются резисторы и некоторое количество контакторов, причем последние определяют количество ступеней пускового напряжения.Эти шаги могут быть несколько резкими из-за низкой индуктивности цепи. Хотя резисторы могут быть громоздкими и снижать эффективность, этот тип пускателя обеспечивает надежный пусковой момент двигателя.

Пускатели двигателей первичного реактора

Пускатели двигателей с первичным реактором чаще всего используются в больших высоковольтных двигателях. Они используют действие реактора (индуктора) в цепи, подобной цепи пускателя двигателя с первичным резистором. Возможны относительно длительные плавные ускорения (даже до дюжины секунд и более), хотя дополнительная индуктивность системы может снизить общую эффективность, а низкий коэффициент мощности ухудшает компоненты тока, создающие крутящий момент, и магнитный поток двигателя.

Автотрансформаторные пускатели

Пускатели двигателей первичного реактора относительно дороги, но полезны там, где требуется регулируемый пусковой крутящий момент. В автотрансформаторных пускателях используется однообмоточный электрический трансформатор, который представляет собой пассивное электрическое устройство для передачи электрической энергии из одной цепи в другую. В частности, в автотрансформаторных пускателях используется три электрических контактора на автотрансформаторе с выбираемыми ответвлениями.Что придает ступенчатое пусковое напряжение для длительного плавного разгона при запуске — вплоть до нескольких десятков секунд. Пусковое напряжение может составлять от 50% до 80% сетевого напряжения для высоких пусковых моментов в приложениях, где это (а не эффективность) является основной целью проектирования.

Устройства плавного пуска

Устройства плавного пуска , в которых используется полупроводниковая технология, обеспечивают наибольшую управляемость из всех вариантов пускателей двигателей. Они также наиболее бережно относятся к внутренним компонентам двигателей и присоединенным к ним механизмам передачи мощности.По своей сути устройства плавного пуска состоят из различных тиристорных или тиристорных схем… так, например, в некоторых конструкциях есть пара тиристоров на каждой из трех линий двигателя. Ознакомьтесь с разделом этого руководства по проектированию, посвященным твердотельным реле, чтобы ознакомиться с основами этой технологии. Эти переключающие устройства управляют подачей электроэнергии в обмотки двигателя (как показано на схеме устройства плавного пуска, показывающей углы зажигания), при этом используя низкое напряжение двигателя, ток и крутящий момент при первоначальном запуске.Затем они постепенно повышают напряжение и крутящий момент в соответствии с заданной процедурой.

Программирование устройства плавного пуска двигателя определяет точные параметры увеличения до заданного напряжения. Рассмотрим работу репрезентативного устройства плавного пуска на основе тиристора: Здесь проводящий (затворный) тиристор имеет подвижную точку затвора… и регулировка этого значения скорости (называемого временем разгона) вызывает увеличение накопленного напряжения перед включением тиристора. Затем, когда обмотки двигателя достигают полного напряжения, SCR отключается.

Одно предостережение: Чрезмерное время разгона может привести к тому, что ток превысит безопасные пределы двигателя или вызовет защитное отключение по ограничению тока.

Помимо уже упомянутых преимуществ, устройства плавного пуска обеспечивают защиту двигателя (даже при перекосе фаз во время отключения электроэнергии), а также возможность плавного останова. Последнее полезно, когда двигатели приводят в движение конструкции, такие как конвейеры, которые включают инерцию, способную смещаться или ломаться во время транспортировки.

Конечно, частотно-регулируемые приводы (VFD) — еще один вариант для функции плавного пуска. Они обеспечивают те же функции управляемого пуска и останова, что и устройства плавного пуска, хотя и другим способом — за счет изменения частоты входного напряжения двигателя, а не величины напряжения. Другие преимущества частотно-регулируемых приводов по сравнению с устройствами плавного пуска включают возможность управления скоростью двигателя во всем рабочем диапазоне. ЧРП также могут обеспечивать мощность для удержания крутящего момента (полный крутящий момент при нулевой скорости), что является ключевым моментом в приложениях с приводом от двигателя, таких как краны и лифты.

Однако для некоторых конструкций частотно-регулируемые приводы слишком дороги и сложны. Пускатели двигателей с пониженным напряжением, как правило, более подходят, чем частотно-регулируемые приводы, где нет повышения эффективности работы подключенного двигателя ниже его максимальной скорости.

ИС программируемого трехфазного драйвера предназначен для управления двигателем

Infineon выпускает ИС программируемого трехфазного драйвера для расширенного управления двигателем в потребительских и промышленных приложениях с батарейным питанием.

Infineon Technologies AG расширила свой портфель продуктов EiceDRIVER, выпустив микросхему трехфазного драйвера затвора 6EDL7141 для расширенного управления двигателем в потребительских и промышленных приложениях с батарейным питанием.Программируемое решение для расширенных приложений управления двигателем, предназначенное для обеспечения более высокой плотности мощности и повышения эффективности системы, упаковано в 48-контактный VQFN с площадью основания 7 × 7 мм². В сочетании с мощными полевыми МОП-транзисторами Infineon устройства предлагают комплексное решение для клиентов.

Ключевые особенности EiceDRIVER 6EDL7141 включают в себя интерфейс SPI для конфигурации выходов привода затвора, встроенный источник питания и насосы двойного заряда для обеспечения всех системных функций. Благодаря диапазону рабочего напряжения от 5.От 5 до 60 В и настраиваемый управляющий ток до 1,5 А, устройство может управлять широким спектром полевых МОП-транзисторов. Он также предлагает регулируемую настройку напряжения питания драйвера затвора в диапазоне 7 В, 10 В, 12 В и 15 В.

Интегрированный понижающий регулятор требует только внешнего конденсатора и катушки индуктивности для обеспечения питания как микроконтроллера, так и датчиков Холла в двигателе, сообщает Infineon, что уменьшает пространство на плате и количество необходимых внешних компонентов.

Благодаря встроенным насосам двойного заряда 6EDL7141 может поддерживать привод затвора даже при низком напряжении батареи, сообщает Infineon.Он также имеет регулируемую конфигурацию привода затвора с несколькими уровнями тока и параметрами синхронизации для управления скоростью нарастания и минимизации электромагнитных помех системы (EMI). Все настройки 6EDL7141 можно изменить с помощью доступного графического интерфейса.

Блок-схема

6EDL7141 (Изображение: Infineon)

6EDL7141 также обеспечивает несколько функций защиты от отказов. К ним относятся защита от перегрузки по току, блокировка при пониженном напряжении, предупреждение о перегреве и отключение, настраиваемый сторожевой таймер, обнаружение блокировки ротора и ошибка памяти.

Область применения варьируется от беспроводных электрических и садовых инструментов до автоматизированных управляемых роботов, дронов и робототехники. ИС драйвера управления двигателем EiceDRIVER 6EDL7141 будет продемонстрирована на выставочной площадке Infineon на конференции Applied Power Electronics Conference (APEC) 2021, 14–17 июня.

Ранее в этом году компания Infineon выпустила серию интеллектуальных контроллеров двигателей iMOTION SmartDriver с трехфазным драйвером затвора, который может управлять различными MOSFET и IGBT.

Узнайте больше о технологиях Infineon

Средства управления включением/выключением двигателя переменного тока — Примечания по автоматизации | Библиотека.AutomationDirect

Большинство систем управления должны заставлять вещи двигаться, и для этого обычно используются двигатели. Подъем, перекачка, робототехника, конвейеры, вентиляторы — почти все использует какой-либо двигатель. Одно- или трехфазные двигатели переменного тока общего назначения отлично подходят для простых систем включения/выключения; Двигатели инверторного типа специально разработаны для работы с частотно-регулируемыми приводами или частотно-регулируемыми приводами.

Двигатели общего назначения обычно подключаются к основной силовой цепи с помощью главного автоматического выключателя или предохранителей и используют контакторы для включения и отключения питания двигателя; перегрузки защищают ваше оборудование от непредвиденных перегрузок по току/перегрева, которые могут быть вызваны замятиями или поломками.

Что такое стартер двигателя?

Пускатель двигателя представляет собой комбинацию устройств, используемых для пуска, работы и остановки асинхронного двигателя на основе команд оператора или контроллера. Пускатель двигателя должен иметь как минимум два компонента для работы: контактор для открытия или закрытия потока энергии к двигателю и реле перегрузки для защиты двигателя от тепловой перегрузки.

Что такое контактор?

Контактор представляет собой трехполюсный электромеханический переключатель, контакты которого замыкаются при подаче напряжения на катушку.Когда на катушку подается напряжение, контакты замыкаются и остаются замкнутыми до тех пор, пока катушка не будет обесточена. Поскольку двигатель имеет индуктивность, отключить ток сложнее, поэтому контактор имеет как мощность, так и номинальный ток, которые необходимо соблюдать.

Реле перегрузки представляет собой устройство, имеющее три токочувствительных элемента и защищающее двигатель от перегрузки по току. Каждая фаза, идущая от контактора к двигателю, проходит через токочувствительный элемент реле перегрузки.Если ток перегрузки превышает уставку реле в течение достаточного времени, группа контактов размыкается для защиты двигателя от повреждения.

Цепями пускателя двигателя переменного тока

можно управлять с помощью простых кнопок или дистанционных сигналов, таких как ПЛК.

Чтобы узнать больше, ознакомьтесь с главой «Управление включением/выключением двигателя переменного тока» в нашей ВИДЕО-книге по автоматизации. Узнайте о типах двигателей переменного тока и основных схемах управления.

Видеоролики

«Технический совет» начинаются с обзора двигателей переменного тока и того, как выбрать правильный размер в зависимости от системных требований.Другие темы включают:

  • Как определить контакторы
  • Выбор защиты от перегрузки
  • Выбор автоматических выключателей
  • Как и зачем использовать защиту от перенапряжения
  • Установка и использование контакторов с фиксацией
  • Как использовать вспомогательные контакты
  • Реверсирование двигателей с помощью контакторов

В видеороликах с инструкциями шаг за шагом показано, как подключать и использовать программную логику с различными типами схем управления двигателем, подключая их к ПЛК серии CLICK, Do-more или Productivity.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*