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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Commande du moteur du collecteur. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / moteurs électriques L'article décrit un schéma permettant de maintenir automatiquement la vitesse de rotation d'un moteur à collecteur CC (EM) (Fig. 1), qui ne nécessite pas de capteur de vitesse spécial. Sa particularité est que la vitesse de rotation du moteur est déterminée par la tension sur l'induit tournant par inertie (avec une charge sur l'arbre) lors de déconnexions de courte durée et régulièrement répétées de la source d'alimentation.
Le contrôle de la vitesse est effectué par largeur d'impulsion en utilisant la tension ci-dessus comme rétroaction négative pour le circuit de commande. La vitesse de rotation du moteur est automatiquement maintenue dans une zone qui a un maximum et un minimum définis, et est réglée par une tension externe provenant d'un contrôleur de vitesse manuel ou logiciel. La largeur de la zone de contrôle est :
où es-tu+ - tension de saturation positive de la sortie de l'ampli-op, V ; U- - tension de saturation négative de la sortie de l'ampli-op, V ; R1' - résistance de la partie mise à la terre de la résistance R1, Ohm. La largeur de la zone de contrôle sous forme d'écart de vitesse ΔN du moteur électrique peut être représentée par l'expression
où : N est le nombre de tours de l'arbre du moteur par unité de temps à la tension nominale d'alimentation de l'induit U2. Lorsque la tension d'alimentation U2 change, ainsi que la valeur de charge, la vitesse de l'arbre du moteur est automatiquement maintenue dans la zone de contrôle établie. Structurellement, le circuit de commande peut être représenté comme deux blocs : un régulateur et un amplificateur clé A1 (Fig. 2). La figure 1 représente un moteur électrique M1 à excitation par aimant permanent. Si un enroulement d'excitation est utilisé dans le moteur électrique, sa tension d'alimentation doit être stable.
Si cette tension est instable, le contrôle de la vitesse se produit toujours lorsque la charge change, mais chaque tension de l'enroulement d'excitation correspond à sa propre vitesse du moteur, qui est automatiquement maintenue lorsque la charge change. Le changement de charge et de tension alimentant l'induit correspond à la vitesse EM inversement proportionnelle à l'influence perturbatrice dans la zone de contrôle établie. Selon la classification en automatisation, il s'agit d'un contrôle automatique proportionnel. La largeur de la zone de contrôle diminue avec la diminution de la vitesse de rotation réglée et vice versa, puisqu'elle dépend de la position de la résistance variable R1 du moteur (c'est-à-dire de la résistance R1'), et donc de la vitesse du moteur. Ainsi, le rapport entre la largeur de la zone de contrôle et la vitesse de rotation du moteur reste constant quel que soit le réglage de la vitesse. Cette propriété utile ne sera pas observée lors du fonctionnement à partir d’une source de tension de commande externe avec une impédance de sortie constante. La source d'alimentation de l'ampli-op sélectionné (±U1) peut également être utilisée pour alimenter le contrôleur de vitesse EM (R1), mais elle doit alors être stable. L'armature ED est alimentée par une source séparée U2. Si la tension U2=U1, la résistance R6 n'est pas installée et un cavalier est soudé à la place de R5. La tension U2 doit toujours être légèrement supérieure à la tension nominale d'alimentation du moteur sélectionné afin de pouvoir maintenir une vitesse constante lors du réglage de sa valeur maximale. Cependant, cela ne nécessite pas de stabilisation. Considérons le fonctionnement du régulateur. Nous supposons que le curseur de la résistance variable R1 est réglé approximativement sur la position médiane. Amplificateur opérationnel DA1, les chaînes C1-R3 et R4-R1' forment un générateur d'impulsions rectangulaires. Lorsqu'il y a des impulsions positives de la sortie DA1, l'armature M1, via l'amplificateur clé A1, reçoit l'alimentation de la source U2 et tourne, la diode VD1 à ce moment est verrouillée avec une tension inverse, le condensateur C1 est chargé via la résistance R3 . Lorsque la tension sur C1 dépasse la tension sur l'entrée non inverseuse DA1, sa sortie passe en polarité négative, l'interrupteur A1 déconnecte M1 de la source U2, mais son induit, ainsi que la charge, continue de tourner par inertie (court terme l'arrêt du moteur ne réduit que légèrement sa vitesse). Si dans ce cas la tension à l'armature EM est inférieure à la tension à C1, alors ce condensateur est connecté à l'armature EM via la diode ouverte VD1, et la tension à leurs bornes (en tenant compte de la chute de tension aux bornes de VD1) est égalisée . La sortie du générateur entre dans la phase positive du cycle de génération, à partir de cette tension. Dans le même temps, ED prend de l'ampleur. Les résistances R1, R4 forment un diviseur de tension prélevé sur la sortie DA1 et créent une rétroaction positive, qui garantit les conditions de génération et l'hystérésis de la tension de sortie de l'ampli-op lorsqu'il est commuté. La zone de contrôle de vitesse ED est équivalente à cette tension. La présence d'une zone de contrôle établie ne signifie pas que la vitesse EM « passera » du maximum au minimum à l'intérieur de cette zone. Il sera maintenu constant jusqu'à ce que la charge ou la tension d'alimentation change ses valeurs. Ensuite, la vitesse ED s'établira à un nouveau niveau stable, mais ne quittera pas la zone. La régulation au sein de la zone est fluide. La fréquence de fonctionnement du circuit de commande dépend de la constante de temps de la chaîne C1-R3, de la tension d'alimentation U2, de la charge du moteur, de la vitesse réglée et de l'hystérésis de l'ampli-op, du moment d'inertie de l'induit du moteur ainsi que du charge, et est une fonction complexe. Cependant, en choisissant la constante de temps C1-R3 et la résistance R4, il est facile d'établir un mode dans lequel la vitesse du moteur sera dans la zone de contrôle avec la fréquence de commutation souhaitée avec des changements réels de la charge du moteur et des écarts. dans sa tension d'alimentation U2. Ceci détermine le réglage général du régulateur pour l'EM sélectionné. Les éléments du circuit et leurs paramètres ne sont pas critiques. DA1 peut également être 140UD12. Dans le cas de l'utilisation d'une alimentation unipolaire U1, vous pouvez prendre un double ampli opérationnel AS339N (LM339N, K140SA1, KR110SA2). Il dispose d'une sortie à collecteur ouvert, qui doit être chargée avec une résistance (le circuit utilise un ampli-op). En plus de la clé dont le schéma est représenté sur la figure 2, des relais optoélectroniques et des transistors MOS peuvent être utilisés. Pour supprimer les interférences dans le réseau pendant le fonctionnement du régulateur, des mesures supplémentaires peuvent être nécessaires, par exemple en contournant l'armature EM avec un circuit RC. Cela n'aura pratiquement aucun effet sur le fonctionnement du circuit de commande. La vitesse de rotation du moteur peut être mesurée sans utiliser de tachymètre, en mesurant la tension au niveau de l'induit avec un voltmètre à aiguille (l'inertie de son système mobile lissera les ondulations de tension). Auteur : V.Gusarov, Minsk
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