Что можно сделать с постоянным двигателем

Микросхемы драйверов реверсируемых двигателей постоянного тока фирмы ROHM

В статье представлены драйверы реверсируемых двигателей постоянного тока общего назначения производства японской компании ROHM.

Японская компания ROHM представляет на рынке электронных компонентов драйверы реверсируемых двигателей постоянного тока общего назначения на основе технологии широко-масштабной интеграции LSI. Представленные драйверы могут быть трех видов: драйвер управления одним электродвигателем, двумя электродвигателями без стабилизации скорости, а также драйвер управ- ления одним электродвигателем с функцией стабилизации тока. Выбор необходимого драйвера и схемы включения можно сделать, основываясь на данных таблицы 1 и рис. 1–3. В основе всех драйверов реверсируемых двигателей постоянного тока лежит Н-мост на биполярных транзисторах, режим работы которого задается двумя логическими входами (табл. 2). При выборе драйвера необходимо руководствоваться величиной напряжения питания, мощностью электродвигателя, максимальным выходным током, рассеиваемой мощностью, наличием вспомогательной функции «термозащита» и «энергосбережение», возможностью установки выходного напряжения и работы с электронным регулятором скорости.

F — Forward (вперед), R — Reverse (реверсирование), S — Stop (стоп), B — Short brake (тормоз).

Рис. 1. Драйвер одного электродвигателя постоянного тока

Рис. 2. Драйвер двух электродвигателей постоянного тока

Рис. 3. Драйвер электродвигателя с регулятором скорости

Прибор BA6208 относится к группе простых драйверов одного реверсируемого двигателя постоянного тока и применяется в основном для управления двигателем кассетного магнитофона. Внутренняя схема драйвера BA6208 представлена на рис. 4. Управление драйвером осуществляется логическими сигналами, соответствующими ТТЛ-уровням.

Рис. 4. Внутренняя схема (типовая) драйвера BA6208

Таблица 2. Режимы работы драйвера одного реверсируемого двигателя постоянного тока

Z* — разомкнутое состояние ключевого транзистора (OPEN)

Два управляющих входа (табл. 2) определяют четыре возможных режима работы драйвера: вращение вперед, назад (реверсирование), стоп и тормоз. В режиме торможения выводы электродвигателя соединяются с общим проводом питания, и осуществляется быстрый останов. В режиме «стоп» выводы электродвигателя отключаются от источника питания и останов происходит произвольно.

Основные характеристики драйвера BA6208:

• встроенные мощные (100 мА) транзисторы;
• режим торможения при высоких уровнях логического сигнала на обоих входах;
• встроенные диоды для защиты от бросков тока;
• очень низкий ток потребления в режиме standby, когда на обоих входах низкий логический уровень;
• широкий диапазон питающих напряжений 4,5–15 В;
• управление непосредственно ТТЛ-уровнями.

Таблица 3. Максимальные значения BA6208 (T a =25 °С)

* понижается на 7 мВт на каждый 1 °С выше 25 °С

** понижается на 4,5 мВт на каждый 1 °С выше 25

Драйвер BA6209 аналогичен предыдущему, за исключением отсутствия режима «стоп». Основная область применения BA6209 — это кассетные магнитофоны и видеомагнитофоны.

Основные характеристики драйвера BA6208:

• мощные выходные транзисторы могут выдерживать ток до 1,6 А;
• обязательный режим торможения при останове двигателя;
• встроенные диоды для защиты от бросков тока;
• наличие вывода управления скоростью двигателя;
• низкий ток потребления в режиме standby (типовое значение V_cc=12 В, Io=5,5 мА);
• идентичные характеристики при изменении направления вращения;
• КМОП-уровни управления.

Рис. 5. Схема включения драйвера BA6209

Таблица 4. Максимальные значения (T_a=25 °С) BA6209

Таблица 5. Описание выводов драйвера BA6209

Рис. 6. Входной управляющий сигнал

Для уменьшения мощности, рассеиваемой микросхемой, и в целях защиты от пробоя необходимо к выводу питания силового драйвера обязательно подключать последовательно резистор величиной 3–10 Ом. Время нарастания и спада управляющего логического сигнала (рис. 7) должно быть менее 5 мс, иначе возможна некорректная работа и выход из строя микросхемы.

Рис. 7. Схема включения драйвера BA6218

Потенциал общего вывода микросхемы должен быть всегда ниже потенциала других выводов. На входы нельзя подавать напряжение, пока микросхема не запитана. После подключения питания к выводу Vcc, на другие выводы не может быть подан потенциал выше, чем на Vcc.

Рис. 8. Схема включения драйвера BA6219B

Драйвер BA6218 рассчитан на максимальный выходной ток 0,7 А. Логическая часть и силовая имеют отдельные «земляные» выводы. При подключении электронного регулятора микросхема может использоваться для управляемого реверса и в режиме регулятора скорости. Управление режимами осуществляется по двум входам логическими сигналами с ТТЛ-уровнями.

Драйверы BA6219B и BA6219BFP-Y позволяют управлять скоростью вращения двигателя, изменяя прикладываемое напряжение. Выходной ток может достигать 2,2 А. Имеется встроенная защита от перегрева.

Рис. 9. Схема включения драйвера BA6229

Драйвер BA6229 потребляет в статическом режим всего 1 мА при напряжении питания Vcc=12 В. Диапазон питающих напряжений составляет 8–23 В. Входные управляющие уровни — КМОП.

Рис. 10. Блок-схема драйвера BA6229

Рис. 11. Схема включения драйвера BA6238A

BA6950FS (рис. 12) является драйвером реверсируемого коллекторного двигателя. Два логических входа позволяют управлять четырьмя возможными режимами работы. Скорость вращения задается произвольно, и управлять ею можно по отдельному выводу микросхемы. Встроенная схема температурной защиты срабатывает при достижении 175 °С и возврат в рабочий режим происходит при снижении температуры на 20 °С. Встроенная функция стабилизации частоты вращения реализована посредством контроля и коррекции потребляемого тока. Контроль тока осуществляется измерением падения напряжения на последовательном шунте и усилением сигнала рассогласования.

Рис. 12. Схема включения драйвера BA6950FS

Таблица 6. Режимы работы драйвера двух реверсируемых двигателей постоянного тока

Выбор двигателя и привода. Подбор типа электродвигателя

Эта страница создана с целью помочь в выборе двигателя посетителям, имеющим отдаленное представление о видах и типах электромоторов, об их применении. Надеемся, что наши рекомендации помогут сориентироваться в типах представленных на сайте электродвигателей и выбрать подходящий из предлагаемых.

Выбрать тип электродвигателя можно, ответив на несколько общих вопросов.

Требуется ли точное позиционирование?

Если да, то следует выбрать шаговый двигатель или сервопривод.

Требуется ли очень высокая точность?

• Если крайне высокая точность или разрешающая способность необходимы, следует выбрать серводвигатель.
• Если точности 0,09 град. будет достаточно, выбирайте привод на базе шагового двигателя.

Требуется ли плавное движение, особенно на маленьких скоростях?

• Да: стоит рассмотреть возможность использования сервопривода
• Нет: можно выбрать шаговый двигатель.

Критична ли цена устройства?

• Ответ «да, цена очень важна»: в пользу выбора шагового двигателя.
• Если нет: можно пожертвовать ценой в пользу выдающихся достоинств сервопривода.

Нет, точное позиционирование не требуется или не очень важно, или есть возможность работать с датчиками (концевыми выключателями).

Нужно ли регулировать скорость?

Какое напряжение питания предпочтительно?

• Сеть переменного тока 220В — выбирайте асинхронный двигатель.
• От источника постоянного тока:

Есть ли требования к ресурсу устройства, его долговечности?

• Если достаточен ресурс 4000 — 6000 часов, проще и дешевле выбрать коллекторный двигатель с редуктором.
• Если требуется ресурс более 20000 часов — предпочтительнее выбрать бесколлекторный двигатель.

И еще несколько рекомендаций и примеров по выбору двигателя:

• Предполагается использовать электродвигатель для простого вращения, например для витрины, рекламных конструкций, вентиляторов, для перемешивания — выбор мотор-редуктора с коллекторным двигателем.
• То же самое, но есть требования к надежности и ресурсу:
  • Предпочтительно питание от сети 220В — стоит выбрать асинхронный мотор-редуктор.
  • Питание от источника постоянного тока — используйте бесколлекторный двигатель.
• Если нужен привод для реализации работы двигателя по заданной программе: переместить в определенную позицию, выполнить реверс, приостановить работу на заданное время, продолжить работу с измененной скоростью. Такие алгоритмы используются, например, в намоточном оборудовании, в протяжке лент, проволоки, фольги и подобных устройствах, в сварочных автоматах, в этикетировщиках, механизмах подачи и распределения — без сомнения, в этих случаях предпочтительнее выбрать шаговый двигатель.
• Привод нужен для работы станка с ЧПУ или координатного стола — также предпочтительнее использовать шаговый привод.
• Если Ваше устройство очень ответственно, предъявляет повышенные требования к точности, плавности и требует сложных алгоритмов работы — используйте сервопривод.

Асинхронный двигатель с редуктором

Асинхронные двигатели с редуктором используются, как правило, в устройствах, не требующих особой точности перемещеня (т.е. позиционирования) и удобны, когда требуется простое вращение с постоянной скоростью. Питание двигателя 220В 50Гц, поэтому они не требуют дополнительного источника питания и могут работать от сети 220В. В большинстве случаев при использовании асинхронного двигателя не требуются дополнительные дорогие системы управления.

Управление асинхронным двигателем. Вращение вала двигателя начинается сразу при подаче питания. Величина скорости определяется передаточным числом редуктора. Чуть более усложненный вариант — регулирование скорости с помощью частотного преобразователя, т.е. скорость вращения можно изменять.

Примеры применения асинхронного мотор-редуктора — вентиляторы в помещении, вращающиеся витрины и рекламные конструкции, в случае, если удобно подключать их к сети 220В, устройства для перемешивания, конвейеры.

Из достоинств асинхронных мотор-редукторов можно отметить высокую надежность, длительный срок службы и простоту использования. Из недостатков можно отметить высокую стоимость частотных преобразователей, которые необходимы для регулирования скорости. Выбрать асинхронный двигатель

Мотор-редуктор постоянного тока (коллекторные двигатели)

Мотор-редукторы постоянного тока, как и асинхронные, используются в устройствах, не требующих точности, но предъявляющих требования к цене. Мотор-редукторы постоянного тока чрезвычайно просты в применении и не требуют специальных устройств управления. Эти двигатели подключаются к источнику питания 3В, 12В или 24В. Можно использовать и меньшее напряжение питания.

Управление коллекторным мотор-редуктором. Вращение двигателя начинается сразу при подаче питания. Максимальная скорость определяется скоростью самого электромотора и редуктора. «Подгонка» скорости осуществляется изменением напряжения питания (в меньшую сторону). Изменение направления вращения обеспечивается сменой полярности питания.

Примеры применения коллекторных двигателей с редуктором — вращение демонстрационных витрин, привод шпинделя в станках, перемешивающие устройства, если удобно использовать питание 12В или 24В (иногда 3В).

Основное достоинство коллекторного двигателя с редуктором — его простота и низкая стоимость. Недостаток — меньший срок службы: трущиеся и контактирующие детали коллектора (щетки) двигателя довольно быстро выходят из строя. Выбрать коллекторный мотор-редуктор

Шаговый двигатель

Шаговый двигатель называется шаговым, т.к. может выполнять поворот вала на определенный угол. Шаговые двигатели используются в случаях, когда требуется точное перемещение и позиционирование — можно задать величину углового перемещения с точностью до десятых (а иногда и сотых долей градуса). Кроме того, шаговые двигатели удобно применять, когда требуется реализовать сложный алгоритм движения. Шаговый двигатель обязательно требует блок управления (драйвер). Питание зависит от используемого драйвера.

Управление шаговым приводом. В самом общем виде управление шаговым двигателем сводится к задаче отработать определенное число шагов в нужном направлении и с нужной скоростью. Если говорить о неподготовленных пользователях, под управлением обычно понимают не сам шаговый двигатель, а шаговый привод вместе с системой управления. В этом случае на блок управления ШД подаются сигналы «сделать шаг» и «задать направление». Сигналы представляют собой импульсы 5В. Такие импульсы можно получить от компьютера, например от LPT-порта, от специального контроллера управления шаговыми приводами или задавать сигналы самостоятельно от источника питания или генератора 5В.

Управление от компьютера распространено для управления станками с ЧПУ — для такой задачи существует специальное программное обеспечение. Управление от контроллера удобно, когда нужно реализовать какой-то определенный алгоритм движения, например в протяжных механизмах, этикетировщиках, автоматах.

Применение шаговых двигателей. Одно из самых распространенных применений шаговых двигателей — станки с ЧПУ и координатные столики — работа шаговых приводов осуществляется от ПК — современное программное обеспечение позволяет осуществлять работу шаговых приводов в соответсвии с чертежем. Шаговые двигатели распространены в роботах, конвейерах, системах подачи. Выбор шагового двигателя оправдан в этикетировочных машинах, устройствах протяжки проволоки или фольги и др. подобных устройствах. Кроме того, шаговые двигатели используются в аналитических приборах и эмуляторах стрелочных приборов.

Преимущества шаговых двигателей заключаются в возможности их применения в довольно сложных и ответственных устройствах, возможность точно задавать положение вала и угол перемещения. Скорость двигателя полностью контролируется от 0 до максимально возможной. Шаговые двигатели имеют большой ресурс и срок службы. К недостаткам можно отнести стоимость системы управления, некоторую дискретность перемещения, высокую (до 80 град) температуру поверхности двигателя, а также значительную потерю момента на высоких скоростях. Выбрать шаговый двигатель

Бесколлекторный двигатель (он же — вентильный двигатель)

Бесколлекторный двигатель можно сравнить с «вывернутым наизнанку» коллекторным двигателем постоянного тока — ротор-магнит вращается внутри статора с обмотками. Если проще — в бесколлекторном двигателе нет трущихся переключающихся контактов, как в коллекторном двигателе. Двигатель несколько сложнее в управлении, выше его цена. Но и надежность и срок службы такого двигателя существенно выше.

Управление бесколлекторным двигателем. Для работы бесколлекторного двигателя обязательно требуется специальный блок управления. Как и в случае с шаговым двигателем, для бесколлекторного двигателя подразумевается управление приводом. Управление скоростью осуществляется аналоговым сигналом от 0В (мин. скорость) до 5В (максимальная скорость). Направление вращение — сигналом 0/5В, подаваемым на блок.

Применение бесколлекторных двигателей. Эти двигатели используются при производстве моделей (часто в радиоуправляемых авиамоделях), в небольших поворотных устройствах, механизмах позиционирования, рекламных конструкциях, дозирующих механихмах, в строительстве, при изготовлении смесей (краски, лаки, клей и т.п.). Двигатели устанавливаются в выставочных стендах, поворотных рекламных столиках и площадках, вентиляторах для помещений, дозаторах жидкости, затворных механизмах, сварочных аппаратах, устройства для смешивания.

Преимущества бесколлекторных двигателей, во-первых, в их ресурсе — они намного долговечнее и надежнее аналогичных коллекторных моторов. Во-вторых, к достоинствам можно отнести их высокий КПД. В-третьих, по сравнению с шаговыми двигателями, бесколлекторные работают несколько тише. Также нужно отметить более высокую скорость бесколлекторного двигателя примерно в 10 раз выше, чем у шагового. Из недостатков — необходимость использовать специальный блок управления. Выбрать бесколлекторный двигатель

Серводвигатели и сервоприводы

Сервопривод — это, как правило, интеллектуальное устройство, включающее сервомотор и блок управления. Серводвигатели отличаются очень высокой надежностью. При работе в паре с блоком управления, сервопривод может использоваться для решения очень сложных и ответственных задач. Точность сервопривода зависит от установленного в нем датчика обратной связи и выбирается в соответствии с решаемой задачей. Сервопривод позволяет осуществлять очень плавное движение даже на низких, близких к 0, скоростях.

Управление серводвигателем осуществляется при помощи специального блока, который получает сигналы от датчика обратной связи, встроенного в сервомотор. Блок управления обычно имеет множество опций для работы от ПК, встроенные интерфейсы позволяют использовать его в промышленности. Многочисленные настройки и нюансы работы обычно загружаются в привод через ПК. Далее возможна автономная работа и управление без компьютера.

Сервоприводы применяются там, где требуется надежность и безотказность, например в сложных медицинских аппаратах и оборонной промышленности. Сервомоторы могут использоваться в устройствах, обслуживание которых может быть затруднено. Выбор серводвигателя обоснован в случае, когда необходима долговечность. Точность позиционирования и плавность перемещения делают возможным применение привода в высокоточных приборах, станках и прочих механизмах.

Преимуществ при выборе сервомотора масса: плавность и точность перемещений доступны даже на низких скоростях, разрешающая способность может выбираться пользователем в зависимости от решаемой задачи. Надежность и безотказность, а следовательно, возможность использовать его в ответственных, не терпящих отказа устройствах. Бесшумность и плавность работы делают сервоприводы иногда единственным возможным вариантом при выборе двигателя. Достоинства сервопривода таковы, что применять их можно было бы всегда, когда только возможно, если бы не два недостатка: цена комплекта (сервомотор + блок управления) и сложность настройки, которая иногда делает применение сервопривода необоснованным. Выбрать серводвигатель

Подписка

Подпишись на наши новости

Получайте первыми актуальную информацию ООО «Электропривод»

Документация

Линейный (LTI) модели

Что такое объект?

Как правило, управляйте инженерами, начинаются путем разработки математического описания динамической системы, которой они хотят управлять. Система, которой будут управлять, называется объектом . Как пример объекта, этот раздел использует двигатель постоянного тока. Этот раздел разрабатывает дифференциальные уравнения, которые описывают электромеханические свойства двигателя постоянного тока с инерционной загрузкой. Это затем показывает вам, как использовать функции Control System Toolbox™, чтобы создать линейные модели на основе этих уравнений.

Линейные представления модели

Можно использовать функции Control System Toolbox, чтобы создать следующие представления модели:

Модели в пространстве состояний (SS) формы

d x d t = A x + B u y = C x + D u

где A, B, C и D являются матрицами соответствующих размерностей, x является вектором состояния, и u и y являются векторами ввода и вывода.

Передаточные функции (TF), например,

H ( s ) = s + 2 s 2 + s + 10

Модели (zpk) нулей и полюсов, например,

H ( z ) = 3 ( z + 1 + j ) ( z + 1 − j ) ( z + 0.2 ) ( z + 0.1 )

Модели данных о частотной характеристике (FRD), которые состоят из произведенных измерений частотной характеристики системы. Например, можно хранить экспериментально собранные данные о частотной характеристике в модели FRD.

Примечание

Проект моделей FRD является специализированной темой, которую не затрагивает эта тема. См. Модели Данных о частотной характеристике (FRD) для обсуждения этой темы.

Пример SISO: двигатель постоянного тока

Простая модель двигателя постоянного тока, управляющего инерционной загрузкой, показывает угловой уровень загрузки, ω ( t ) , как выход и примененное напряжение, υ a p p ( t ) , как вход. Конечная цель этого примера должна управлять угловым уровнем путем варьирования приложенного напряжения. Этот рисунок показывает простую модель двигателя постоянного тока.

Простая модель двигателя постоянного тока, управляющего инерционной загрузкой

В этой модели идеализированы движущие силы самого двигателя; например, магнитное поле принято постоянным. Сопротивление схемы обозначается R и самоиндукцией арматуры L. Если вы незнакомы с основами моделирования двигателя постоянного тока, консультируйтесь с любым основным текстом по поводу физического моделирования. С этот простые и основные законы модели физики, возможно разработать дифференциальные уравнения, которые описывают поведение этой электромеханической системы. В этом примере отношения между электрической потенциальной и механической силой являются законом Фарадея индукции и законом Ампера для силы на проводнике, перемещающемся через магнитное поле.

Математическая деривация

Крутящий момент τ замеченный в вале двигателя пропорционально текущему i, вызванному приложенным напряжением,

τ ( t ) = K m i ( t )

где _Km, постоянная арматура, связан с физическими свойствами двигателя, такими как сила магнитного поля, количество поворотов провода вокруг проводниковой обмотки, и так далее. Спина (вызвала) электродвижущую силу, υ e m f , напряжение, пропорциональное угловому уровню ω замеченный в вале,

υ e m f ( t ) = K b ω ( t )

где _Kb, постоянная эдс, также зависит от определенных физических свойств двигателя.

Механическая деталь моторных уравнений выведена с помощью закона Ньютона, который утверждает, что инерционная загрузка времена J производная углового уровня равняется сумме всех крутящих моментов о вале двигателя. Результатом является это уравнение,

J d w d t = ∑ τ i = − K f ω ( t ) + K m i ( t )

где K f ω линейная аппроксимация для вязкого трения.

Наконец, электрическая часть моторных уравнений может быть описана

υ a p p ( t ) − υ e m f ( t ) = L d i d t + R i ( t )

или, решая для приложенного напряжения и заменяя коэффициент противо-ЭДС,

υ a p p ( t ) = L d i d t + R i ( t ) + K b ω ( t )

Эта последовательность уравнений приводит к набору двух дифференциальных уравнений, которые описывают поведение двигателя, первого для вызванного тока,

d i d t = − R L i ( t ) − K b L ω ( t ) + 1 L υ a p p ( t )

и второе для получившегося углового уровня,

d ω d t = − 1 J K f ω ( t ) + 1 J K m i ( t )

Уравнения пространства состояний для двигателя постоянного тока

Учитывая эти два дифференциальных уравнения, выведенные в последнем разделе, можно теперь разработать представление пространства состояний двигателя постоянного тока как динамическая система. Текущий i и угловой уровень ω являются двумя состояниями системы. Приложенное напряжение, υ a p p , вход к системе и скорость вращения , ω является выход.

d d t [ i ω ] = [ − R L − K b L K m J − K f J ] ⋅ [ i ω ] + [ 1 L 0 ] ⋅ υ a p p ( t )

Представление пространства состояний примера двигателя постоянного тока

y ( t ) = [ 0 1 ] ⋅ [ i ω ] + [ 0 ] ⋅ υ a p p ( t )

Создавание моделей SISO

После того, как вы разрабатываете набор дифференциальных уравнений, которые описывают ваш объект, можно создать модели SISO с помощью простых команд. Следующие разделы обсуждают

Построение модели в пространстве состояний двигателя постоянного тока

Преобразование между представлениями модели

Создание передаточной функции и нулевых/полюсов/усилений моделей

Построение модели в пространстве состояний двигателя постоянного тока

Введите следующую номинальную стоимость для различных параметров двигателя постоянного тока.

Учитывая эти значения, можно создать числовое представление пространства состояний с помощью ss функция.

Эти команды возвращают следующий результат:

Преобразование между представлениями модели

Теперь, когда у вас есть представление пространства состояний двигателя постоянного тока, можно преобразовать в другие представления модели, включая передаточную функцию (TF) и нулевые/полюса/усиления модели (ZPK).

Представление Передаточной функции. Можно использовать tf преобразовывать от представления пространства состояний до передаточной функции. Например, используйте этот код, чтобы преобразовать в представление передаточной функции двигателя постоянного тока.

Нулевой/Полюс/Усиление Представление. Точно так же zpk функция преобразует от пространства состояний или представлений передаточной функции нулевому/полюсу/усилению формату. Используйте этот код, чтобы преобразовать от представления пространства состояний до нулевого/полюса/усиления формы для двигателя постоянного тока.

Примечание

Представление пространства состояний подходит лучше всего для численных расчетов. Для самой высокой точности преобразуйте в пространство состояний до объединяющихся моделей и избегайте передаточной функции и обнулите/подоприте представления шестами/получите, за исключением спецификации модели и контроля.

Построение Моделей Передаточной функции и Нуля/Полюса/Усиления

В примере двигателя постоянного тока подход пространства состояний производит набор матриц, который представляет модель. Если вы выбираете другой подход, можно создать соответствующие модели с помощью tf , zpk , ss , или frd .

Например, можно создать передаточную функцию путем определения числителя и знаменателя с этим кодом.

В качестве альтернативы, если вы хотите создать передаточную функцию двигателя постоянного тока непосредственно, используйте эти команды.

Эти команды приводят к этой передаточной функции.

Чтобы создать нулевой/полюс/усиление модель, используйте эту команду.

Эта команда возвращает следующее нулевой/полюс/усиление представление.

Построение систем дискретного времени

Программное обеспечение Control System Toolbox оказывает полную поддержку для систем дискретного времени. Можно создать дискретные системы таким же образом, что вы создаете аналоговые системы; единственная разница — то, что необходимо задать период шага расчета для любой модели, которую вы создаете. Например,

создает модель SISO в формате передаточной функции.

Добавляющие время задержки с моделями дискретного времени

Можно добавить время задержки с моделями дискретного времени путем определения входной задержки, вывести задержку или задержку ввода-вывода при создавании модели. Задержка должна быть неотрицательным целым числом, которое представляет кратное шагу расчета. Например,

возвращает систему с задержкой ввода-вывода 5 с.

Добавление задержек с линейными моделями

Можно добавить время задержки с линейными моделями путем определения входной задержки, вывести задержку или задержку ввода-вывода при создавании модели. Например, чтобы добавить задержку ввода-вывода с двигателем постоянного тока, используйте этот код.

Эта команда создает передаточную функцию двигателя постоянного тока, но добавляет 0,05 вторых задержки.

Для получения дополнительной информации о добавляющих время задержках с моделями, смотрите Задержки Линейных систем.

Объекты LTI

Для удобства программное обеспечение Control System Toolbox использует названные объекты LTI пользовательских структур данных хранить связанные с моделью данные. Например, переменная sys_dc созданный для примера двигателя постоянного тока называется объектом SS . Существует также TF, ZPK и объекты FRD для передаточной функции, нуля/полюса/усиления и моделей ответа данных о частоте соответственно. Четыре объекта LTI инкапсулируют данные модели и позволяют вам управлять линейными системами как одной сущностям, а не как наборы векторов или матриц.

Чтобы видеть, что содержат объекты LTI, используйте get команда. Этот код описывает содержимое sys_dc из примера двигателя постоянного тока.

Можно управлять данными, содержавшимися в объектах LTI с помощью set команда; смотрите Control System Toolbox онлайновые страницы с описанием для описаний set и get .

Другой удобный способ установить или получить свойства модели LTI состоит в том, чтобы получить доступ к ним непосредственно использующий запись через точку. Например, если вы хотите получить доступ к значению A матрица, вместо использования get , можно ввести

в подсказке MATLAB ® . Это обозначение возвращает A матрица.

Точно так же, если вы хотите изменить значения A матрица, можно сделать так непосредственно, как этот код показывает.

Можно ли использовать электродвигатель как генератор

Содержание

1. Законы, позволяющие использовать асинхронный электродвигатель как генератор
2. Способы переделки электродвигателя в генератор
3. Торможение реактивной нагрузкой
4. Самовозбуждение электродвигателя
5. Что нужно знать, чтобы электродвигатель работал как генератор
6. Насколько эффективно использование электродвигателя в качестве генератора

Всем известно, что работа электродвигателя – это преобразование электрической энергии в механическую. Удастся ли заставить его преобразовывать механическую энергию в электрическую, чтобы использовать электродвигатель как генератор? Благодаря действующему в электротехнике принципу обратимости это возможно. Но нужно четко знать принцип работы агрегата и создать условия, способствующие превращению.

Законы, позволяющие использовать асинхронный электродвигатель как генератор

В генераторе напряжение, обычно подаваемое с аккумулятора, возбуждает в обмотке якоря магнитное поле, вращение же обеспечивается любым физическим устройством. В электродвигателе возможность подачи напряжения на обмотку якоря не предусмотрена. Чтобы он не поглощал, а вырабатывал электроэнергию, магнитное поле необходимо создать искусственно.

В асинхронном двигателе вращающееся магнитное поле ротора «отстает» от поля статора, обеспечивая процесс перехода электроэнергии в механическую энергию. Следовательно, чтобы запустить обратный процесс, нужно сделать так, чтобы поле статора вращалось медленнее поля ротора, либо чтобы оно вращалось в противоположную сторону.

Способы переделки электродвигателя в генератор

Есть два способа «регулировки» магнитного поля статора.

Торможение реактивной нагрузкой

Сделать это можно с помощью мощной конденсаторной батареи. Включите ее в цепь питания двигателя, который работает в обычном режиме. Заряд, накопленный в батарее, будет в противофазе с зарядом, создаваемым питающим напряжением, что приведет к замедлению последнего. После этого двигатель вместо поглощения тока начинает генерировать его, отдавая в сеть.

Любой транспорт на электротяге работает именно благодаря этому эффекту – при «самостоятельном» движении под уклон механическая энергия не требуется, и конденсаторная батарея автоматически подключается к цепи питания. Вырабатываемая энергия подается в сеть, чтобы затем опять преобразоваться в механическую.

Самовозбуждение электродвигателя

Остаточное магнитное поле ротора может произвести ЭДС, достаточное для зарядки конденсатора. Вследствие этого возникает эффект самовозбуждения, что делает возможным переход двигателя в режим генерации электроэнергии. Непрерывность этого процесса обеспечивает конденсаторная батарея, подпитывающаяся от произведенного тока.

Этот способ является более действенным, и именно он подходит, если вы хотите применить асинхронный электродвигатель как генератор.

Что нужно знать, чтобы электродвигатель работал как генератор

При переделке двигателя в генератор следует учитывать следующие технические детали:

• Не пытайтесь использовать электролитические конденсаторы – они не пригодны для подключения в цепь. Вам нужны неполярные конденсаторные батареи.
• В трехфазных машинах конденсаторы могут включаться по схеме «треугольник» или «звезда». В первом случае величина напряжения на выходе выше, а во втором генерация начинается на меньших оборотах ротора. Выбирайте оптимальный для достижения вашей цели вариант.
• Однофазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором тоже могут генерировать электроэнергию. Запуск осуществляется с помощью фазосдвигающего конденсатора.

Поскольку определить необходимую величину емкости конденсаторной батареи невозможно, остается подбирать ее по весу – он должен быть равен весу двигателя или слегка превышать его.

Насколько эффективно использование электродвигателя в качестве генератора

У использования электродвигателя как генератора есть свои «плюсы»:

• Агрегат достаточно прост в обслуживании и экономичен, поскольку конденсатор получает энергию от остаточного поля ротора и от вырабатываемого тока.
• Практически отсутствуют «побочные» траты энергии на магнитные поля или бесполезный нагрев.

• Преобразованный в генератор двигатель чувствителен к перепадам нагрузки.
• Частота вырабатываемого тока часто нестабильна.
• Такой генератор не может обеспечить промышленную частоту тока.

Если в вашем случае преимущества перевешивают недостатки, то применение асинхронного генератора целесообразно.