درایو موتور DC چیست؟
درایو DC اساساً یک سیستم کنترل سرعت موتورهای DC است که ولتاژ موتور را برای کار با سرعت دلخواه تامین‌می کند. پیش از این، ولتاژ متغیر DC برای کنترل سرعت یک موتور DC صنعتی، توسط یک ژنراتور DC تولید می‌شد. با استفاده از موتور القایی، ژنراتور DC با سرعت ثابت رانده می‌شد و با تغییر میدان ژنراتور، ولتاژ متغیر تولید می‌گردید.
کمی بعد این مجموعه با یکسوکننده قوسی-جیوه ای و بعد توسط مبدل‌های تریستوری جایگزین شد. امروزه به طور گسترده از خانواده تریستور برای کنترل سرعت موتور DC استفاده می شود.
اجزای درایو DC چیست؟
- ورودی درایو DC:
برخی از درایوهای DC مبتنی بر تریستور بر روی یک منبع تغذیه تک فاز کار می‌کنند و از چهار تریستور برای یکسوسازی موج کامل استفاده می‌کنند. برای موتورهای بزرگتر، منبع تغذیه سه فاز موردنیازاست زیرا شکل موج بسیار نرمتراست. در چنین مواردی، شش تریستور برای یکسوسازی کامل موج موردنیازاست.
- پل یکسوکننده:
مولفه توان یک درایو DC کنترل شده، یکسوساز پل تمام موج است که می‌تواند توسط منبع تغذیه سه فاز یا تک فاز هدایت شود. همانطور که در بالا ذکر شد، تعداد تریستور ممکن‌است بسته به ولتاژ تغذیه متفاوت باشد. یک پل شش-تریستور، منبع AC ورودی را به منبع DC و به آرمیچر موتور یکسو میکند. کنترل زاویه آتش این تریستورها، ولتاژ موتور را تغییر می‌دهد.
- واحد تغذیه میدان:
توانی که باید به سیم پیچ میدان اعمال شود بسیار کمتر از توان آرمیچر است، بنابراین، اغلب منبع تغذیه تک فاز استفادهمیشود. یک پل تریستور یا دیود یکسوکننده جداگانه نیز برای تامین برق سیم پیچ میدان موتور استفادهمیشود. در بسیاری از موارد یک منبع تغذیه دو فاز از ورودی سه فاز (که برق آرمیچر را تامین‌می کند) گرفته میشود و از این رو محرک میدان در واحد منبع تغذیه آرمیچر گنجانده میشود.
وظیفه واحد تامین میدان، تامین ولتاژ ثابت به سیم پیچ میدان برای ایجاد میدان یا شار ثابت در موتور است. در برخی موارد، این واحد توسط تریستورها تامین می شود تا ولتاژ اعمال شده به میدان کاهش یابد و در نهایت سرعت موتور بالاتر از سرعت پایه، کنترل شود. درمورد موتورهای DC آهنربای دائم، واحد تامین میدان در درایو گنجانده نشده است.
- واحد تنظیم سرعت:
این واحد دستورالعمل اپراتور (سرعت موردنظر) را با سیگنال های فیدبک مقایسه می کند و سیگنال های مناسب را به مدار آتش ارسال میکند. در درایوهای آنالوگ، واحد رگولاتور از هر دو تنظیم‌کننده ولتاژ و جریان تشکیل شده است. تنظیم‌کننده ولتاژ خطای سرعت را به عنوان ورودی می پذیرد و ولتاژ خروجی را تولید میکند، که سپس به تنظیم‌کننده جریان اعمال میشود و در نهایت تنظیم‌کننده جریان، جریان آتش موردنیاز را برای مدار آتش تولیدمی کند.
در صورت نیاز به سرعت بیشتر، جریان اضافی از تنظیم‌کننده ولتاژ فراخوانی می شود و از این رو تریستورها برای دوره های بیشتری هدایت می‌شوند. به طور کلی، این تنظیمات (هم ولتاژ و هم جریان) با کنترل‌کننده های متناسب-انتگرال-مشتق (PID) انجام می شود.تنظیم‌کننده جریان میدان نیز در جایی که به سرعت بیشتر از سرعت پایه نیازاست، ارائه میشود. در درایوهای مبتنی بر ریزپردازنده های مدرن دیجیتال، کنترل سرعت با یک جدول تعیین کننده جریان، برای مدار آتش با مدارهای دیجیتال اضافی حاصل می شود.
- مدار آتش:
این مدار پالس های گیت را به تریستورها می رساند و آن ها را برای دوره های خاصی جهت تولید ولتاژ آرمیچر متغیر روشن می کند. ایزولاسیون نیز، در این مدار درایو گیت ارائه شده است.
اصول کار درایو DC چگونه است؟
در موتورهای DC ، سرعت با ولتاژ آرمیچر متناسب و با جریان میدان نسبت عکس دارد و همچنین جریان آرمیچر با گشتاور موتور متناسب است. بنابراین با افزایش یا کاهش ولتاژ اعمالی، سرعت موتور تغییر می کند. در صورتی که سرعتی بیشتر از سرعت پایه مورد نیاز باشد، جریان میدان موتور باید کاهش یابد. با کاهش جریان میدان، شار در موتور کاهش می یابد. کاهش جریان میدان، Emf مخالف آرمیچر را کاهش می دهد. اگر Emf مخالف آرمیچر کمتری وجود داشته باشد، جریان آرمیچر می تواند بیشتر گردش کند. علاوه بر این، جریان آرمیچر باعث افزایش گشتاور موتور و در نتیجه افزایش سرعت می شود.
این ها دو اصل اساسی در درایوهای DC برای کنترل سرعت موتور هستند. در درایوهای DC کنترل شده با آرمیچر، واحد درایو یک جریان نامی و گشتاور را در هر سرعتی بین صفر و پایه موتور فراهم می کند. با تغییر ولتاژ آرمیچر، سرعت متغیر به دست می‌آید. به طور کلی، یک منبع تغذیه میدان ثابت در درایوهای DC ارائه میشود. از آنجایی که گشتاور در محدوده سرعت ثابت‌است (که نوع بار را توصیف می کند)، توان خروجی موتور متناسب با سرعت است (HP = T × N / 525). درمورد آرمیچر و درایوهای کنترل شده میدان، ولتاژ آرمیچر به موتور، برای عملکرد توان-متغیر با گشتاور -ثابت تا سرعت پایه موتور، کنترل میشود و برای سرعت پایه بالا تا حداکثر سرعت، درایو برای عملیات توان ثابت – گشتاور کاهش یافته ، به کنترل میدان سوئیچ می کند. در این حالت کاهش جریان میدان، باعث افزایش سرعت موتور تا حداکثر سرعت آن می شود.
انواع درایوهای DC
امروزه پیاده سازی دیجیتالی جایگزین مدارهای آنالوگ سیستم درایو الکتریکی در تمامی اشکال کنترل صنعتی شده است. کنترل‌کننده‌های دیجیتال انعطاف‌پذیری بیشتری را برای ایجاد کنترل دقیق، تنظیم خودکار، سهولت ارتباط با رایانه‌های میزبان و سایر درایوها ارائه می‌کنند. با این حال، درک اولیه درایو DC نسخه آنالوگ، درک معادل دیجیتال آن را آسان تر میکند. اجازه دهید در ادامه هر دوی این درایوهای DC را بررسی کنیم:
- درایوهای DC آنالوگ
یک درایو DC آنالوگ استاندارد با کنترل سرعت و جریان در شکل زیر نشان داده شده است. هدف این سیستم کنترل سرعت است و از این رو مرجع سرعت، به ورودی سیستم تبدیل میشود و سرعت موتور، خروجی سیستم است که توسط تاکومتر اندازه گیری می شود. عملکرد این درایو به شرح زیراست:
در نظر بگیرید که موتور با سرعت تعیین شده کارمی کند. اکنون سیگنال مرجع سرعت تا حدودی بیشتر از سرعت واقعی، افزایش یافته است. یک سیگنال سرعت خطا در جمع کننده سمت چپ وجود دارد. این خطای سرعت نشان دهنده شتاب مورد نیاز موتور است که به معنای گشتاور و در نتیجه جریان بیشتراست. خطا توسط کنترل‌کننده سرعت (که اساساً تقویت‌کننده خطای سرعت‌است) تقویت میشود و خروجی آن به عنوان مرجع ورودی جریان به سیستم کنترل داخلی داده میشود. همانطور که مرجع جریان افزایش می‌یابد، کنترل‌کننده جریان داخلی، جریان بیشتری را به موتور هدایت می کند و در نتیجه گشتاور اضافی ایجاد می شود. حلقه جریان داخلی مسئول حفظ خطای جریان صفر بین جریان واقعی موتور و سیگنال مرجع جریان است که به معنای ایجاد جریان واقعی موتور برای پیروی از جریان مرجع است. سیگنال خطای جریان تقویت شده از کنترل‌کننده جریان، زاویه آتش پل و در نتیجه ولتاژ خروجی مبدل را کنترل میکند. جریان فیدبک یا توسط ترانسفورماتور DC یا ترانسفورماتور AC (با یکسوکننده) در خطوط تامین اصلی بدست می‌آید. کل این عملیات توسط یک تقویت‌کننده خطای جریان با بهره بالا انجام میشود.
در بیشتر موارد، این تقویت‌کننده از نوع مدار کنترل تناسبی به علاوه انتگرال (PI) است که جریان های واقعی و موردنظر را دقیقاً در شرایط حالت پایدار برابر نگه می‌دارد. این کنترل‌کننده جریان نیز با در نظر گرفتن حداقل و حداکثر جریان موتور، جریان عبوری از موتور را محدود می کند. حلقه بیرونی با مقایسه سرعت واقعی به دست آمده توسط تاکوژنراتور DC با سرعت موردنظر یا موردنیاز از مرجع سرعت، کنترل سرعت را فراهم‌می کند. این دو ورودی به تقویت‌کننده خطای سرعت وارد می‌شوند و سپس خطای حاصل تقویت شده و به عنوان ورودی به کنترل‌کننده جریان اعمال میشود. تقویت‌کننده سرعت، جریان خروجی نسبت به خطای سرعت را تولید میکند.
برای این تقویت‌کننده نیز از یک کنترلر PI برای دستیابی به خطای حالت پایدار صفر استفاده شده‌است. با استفاده از این تجهیز، سرعت واقعی موتور دقیقاً در سرعت مرجع برای همه بارها حفظ میشود.
- درایوهای DC دیجیتال
با پیشرفت در کنترل دیجیتال، درایوهای DC در مقایسه با درایوهای آنالوگ انعطاف پذیرتر و سریعتر می‌شوند (به دلیل زمان پاسخگویی سریع). آرایش شماتیک درایو DC دیجیتال در شکل زیر نشان داده‌شده‌است. اگرچه شبیه به طرح آنالوگ است، اما در اینجا مدار آنالوگ (تقویت‌کننده های آنالوگ) با مدار دیجیتال جایگزین شده‌است.
یک سیگنال مرجع سرعت به عنوان ورودی درایو در مقایسه با فیدبک سرعت در مدار جمع کننده ارائه میشود. اگر خروجی مدار جمع کننده، خطای مثبت باشد، نشان می‌دهد که نیاز به افزایش سرعت است و اگر خطای منفی ایجاد کند، نشان می‌دهد که کاهش سرعت لازم‌است (زیرا موتور با سرعتی بیشتر از سرعت موردنظر کارمی کند). سرعت خطا به کنترل‌کننده سرعت در ریزپردازنده داده می شود که ولتاژ خروجی را برای کارکرد موتور در سرعت مورد نظر تعیین میکند.
در همان زمان، کنترل‌کننده جریان در ریزپردازنده، سیگنال های آتش به تریستورها را در مبدل پل تعیین می کند. سپس تریستور ها منبع تغذیه سه فاز را نسبت به سرعت موردنظر به منبع DC تبدیل می‌کنند. این درایو می‌تواند در حلقه باز بدون هیچ فیدبکی کار کند و به تنظیم سرعت 5-8٪ دست یابد.
اگرچه، در بسیاری از کاربرد ها به تنظیم سرعت کمتر از 5٪ مورد نیاز است. در چنین مواردی، واحد اندازه‌گیری سرعت به مدار اندازه‌گیری فیدبک Emf سوئیچ می کند. مدار فیدبک، ولتاژ آرمیچر را اندازه گیری میکند و آن را متناسب با ولتاژ خروجی مقیاس میکند و به مدار جمع کننده تحویل می‌دهد. علاوه بر این، در کنترل‌کننده سرعت به سیگنال خطای سرعت تبدیل میشود.
اگر تنظیم سرعت کمتر از 1% موردنیاز باشد، از فیدبک تاکومتر ژنراتور استفاده میشود. بنابراین مدار اندازه‌گیری سرعت به فیدبک تاکومتر سوئیچ میکند. این فیدبک در مقایسه با فیدبک Emf به کنترل بسیار دقیقی دست می‌یابد. همچنین برای کنترل میدانی (بالاتر از سرعت های نامی)، این درایو شامل یک محرک میدان جداگانه است. یک تنظیم‌کننده جریان میدانی در ریزپردازنده، ولتاژ سیم پیچ های میدان را با پذیرش سیگنال مرجع شار از اپراتور تعیین می کند. این رگولاتور سیگنال های آتش موردنیاز واحد مبدل میدان را برای تولید ولتاژ DC موردنیاز و متناسب با سرعت فراهم می کند.
معرفی دستگاه های کنترل دور موتور SANTERNO سری DCREG
کانورتر های SANTERNO سری DCREG یک درایو ساخت داخل، تحت لیسانس شرکت SANTERNO ایتالیا می باشد. مدت ضمانت این کالا از زمان خرید به مدت 2 سال می باشد. درایو های سری DCREG از نوع درایو های ورودی سه فاز می باشند که متناظر با جدول ارائه شده توسط تولید کننده؛ می توان آنها را برای کاربری های مختلف مورد استفاده قرارداد. برای دریافت اطلاعات بیشتر در این زمینه می توانید لیست قیمت محصولات SANTERNO را از بخش لیست قیمت های سایت دریافت کرده و جدول عنوان شده را بررسی نمایید. دیگر قابلیت های سری DCREG عبارت است از:
- رنج جریانی 10 الی 1200 آمپر
- تمام دیجیتال
- کنترل و راه اندازی با نرم افزار ارتباطی REMOTE DRIVE جهت کنترل از راه دور
- کالیبره کردن اتوماتیک جریان و سرعت
- مبدل فیلد هنگام توقف موتور
- تقویت فیلد ( افزایش گشتاور راه اندازی موتور)
- مولتی متر داخلی
- قابلیت داشتن شیب های متفاوت
- شیب S
- قابلیت دریافت فیدبک از تاکو، انکدر و آرمیچر
- ریست اتوماتیک آلارم ها
- پتانسیومتر دیجیتال داخلی
- کنترل از طریق صفحه کلید
- ورودی و خروجی دیجیتال و آنالوگ
- 5 خروجی رله ای قابل برنامه ریزی
- فیلتر EMC
- کیت کنترل از راه دور صفحه کلید با برد 5 متر
- کارت مدباس و پروفی باس
و…
برای اطلاعات بیشتر می توانید در قسمت پیوست ها به مطالعه کاتالوگ این محصول بپردازید.
نظرات کاربران