Контроллеры коллекторных двигателей

Контроллеры коллекторных двигателей

Контроллеры коллекторных двигателей постоянного тока предназначены для управления скоростью и направления вращения, а также обеспечивают регулировку ускорения разгона и торможения при включении и выключении. Для двигателей с обратной связью предусмотрены функции стабилизации скорости и возможность позиционирования по данным от энкодера.

Блоки управления позволяют:

• управлять скоростью встроенным или внешним потенциометром;
• управлять скоростью внешним аналоговым сигналом;
• управлять ускорением и замедлением;
• Стабилизировать скорость вращения двигателя по экнодеру/датчику Холла;
• Выполнять позиционирование по данным энкодера/датчикам Холла;
• изменять направление вращения;
• экстренно останавливать двигатель;
• работать в составе сети RS‑485 и управлять командами от внешнего ПЛК или ПК;
• программировать алгоритм работы;
• работать автономно или под управлением ПК/ПЛК предварительно составленной программе.

• Командами по RS 485 Modbus
• По программе

• По энкодеру, датчику Холла:
• Стабилизация скорости
• Позиционирование
• Контроль текущих параметров

• Аналоговое управление
• RS‑485

• По датчику Холла:
• Стабилизация скорости
• Счетчик оборотов

Описание

Контроллеры управляют двигателями в реальном времени в аналоговом режиме управления и по протоколам обмена посредством RS 485 Modbus RTU/ASCII, могут поддерживать стабильность оборотов коллекторного двигателя постоянного тока, оснащенного датчиками Холла.

Регулировка скорости вращения вала коллекторного двигателя постоянного тока осуществляется методом широтно-импульсной модуляции.

Напряжение питания двигателей Uпит 12. 24В, допускается использование двигателей с напряжением питания 27В.

Описание

Пользователи блоков управления могут выбирать логику работы кнопок START/STOP и DIR. Стандартная прошивка блоков разделяется на работу кнопок старта и направления по фронту и удержанию.

Подключение по RS‑485 обеспечивает управление двигателем в реальном времени, а протокол Modbus RTU/ASCII дополнительно работу по заданной программе.

Описание

Для работы с контроллерами BMSD предоставляется программа BxSD_program, позволяющая управлять двигателем в реальном времени. Доступны настройки разрешения датчика обратной связи. Программа Modbus Special Utility используется для настройки, программирования и управления в режиме реального времени блоками BMSD-20Modbus и BMSD-40Modbus.

Особенности конструкции и принцип действия

По сути, коллекторный двигатель представляет собой достаточно специфичное устройство, обладающее всеми достоинствами машины постоянного тока и, в силу этого, обладающее схожими характеристиками. Отличие этих двигателей состоит в том, что корпус статора мотора переменного тока для снижения потерь на вихревые токи выполняется из отдельных листов электротехнической стали. Обмотки возбуждения машины подключаются последовательно для оптимизации работы в бытовой сети 220в.

Могут быть как одно-, так и трехфазными, благодаря способности работать от постоянного и переменного тока называются ещё универсальными. Кроме статора и ротора конструкция включает щеточно-коллекторный механизм и тахогенератор. Вращение ротора в коллекторном электродвигателе возникает в результате взаимодействия тока якоря и магнитного потока обмотки возбуждения. Через щетки ток подается на коллектор, собранный из пластин трапецеидального сечения и является одним из узлов ротора, последовательно соединенного с обмотками статора.

В целом принцип работы коллекторного мотора можно наглядно продемонстрировать с помощью известного со школы опыта с вращением рамки, помещенной между полюсами магнитного поля. Если через рамку протекает ток, она начинает вращаться под действием динамических сил. Направление движения рамки не меняется при изменении направления движения тока в ней.

Последовательное подсоединение обмоток возбуждения дает большой максимальный момент, но появляются большие обороты холостого хода, способные привести к преждевременному выходу механизма из строя.

Устройство системы

Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя

В виде регуляторов оборотов электродвигателей 220 В и 380 В применяются особые частотные преобразователи. Такие устройства относят к высокотехнологическим, они и помогают совершить кардинальное преобразование характеристики тока (форму сигнала, а также частоту). В их комплектации имеются мощные полупроводниковые транзисторы, а также широтно-импульсный модулятор. Весь процесс осуществления работы устройства происходит с помощью управления специальным блоком на микроконтроллере. Изменение скорости во вращении ротора двигателей происходит довольно медленно.
Именно по этой причине частотные преобразователи применяются в нагруженных устройствах. Чем медленнее будет происходить процесс разгона, тем меньшая нагрузка будет совершена на редуктор, а также конвейер. Во всех частотниках можно найти несколько степеней защиты: по нагрузке, току, напряжению и другим показателям.

Некоторые модели частотных преобразователей совершают питание от однофазового напряжения (оно будет доходить до 220 Вольт), создают из него трехфазовое. Это помогает совершить подключение асинхронного мотора в домашних условиях без применения особо сложных схем и конструкций. При этом потребитель сможет не потерять мощность во время работы с таким прибором.

Зачем используют такой прибор-регулятор

Если говорить про двигатели регуляторов, то обороты нужны:

Схемы, по которым происходит создание частотных преобразователей в электродвигателе, широко используются в большинстве бытовых устройств. Такую систему можно найти в источниках беспроводного питания, сварочных аппаратах, зарядках телефона, блоках питания персонального компьютера и ноутбука, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп для подсветки современных мониторов, а также ЖК-телевизоров.

Особенности коллекторных двигателей постоянного тока

Такие двигатели представляют собой оборудование, преобразующее электрическую энергию в механическую. При этом хотя бы одна, участвующая в преобразовании обмотка, должна быть соединена с коллектором. Он используется в качестве датчика для определения положения ротора и для переключения обмоток.

КД постоянного тока отличаются плавным управлением частоты вращения и высоким пусковым моментом. При этом их конструкция относительно простая. Коллекторный двигатель 220 в может быть на катушках возбуждения с обмотками различных типов или на постоянных магнитах.

Где применяются бесколлекторные двигатели

К настоящему времени бесколлекторные двигатели получили широкое распространение, как благодаря своей высокой надёжности, высокой удельной мощности и возможности работать на высокой скорости, так и из-за быстрого развития полупроводниковой техники, сделавшей доступными мощные и компактные контроллеры для управления этими двигателями.

Бесколлекторные двигатели широко применяются в тех системах где их характеристики дают им преимущество перед двигателями других типов. Например, там, где требуется скорость вращения несколько десятков тысяч оборотов в минуту. Если от изделия требуется большой срок службы, а ремонт невозможен или ограничен из-за особенностей эксплуатации изделия, то и тогда бесколлекторный двигатель будет хорошим выбором.

Когда нужен коллекторный двигатель?

Несмотря на срок службы и удельную мощность меньшие, чем у бесколлекторных двигателей, коллекторные двигатели по-прежнему представлены в каталогах производителей и продолжают применяться в различных проектах.

В тех случаях, когда в системе предполагается использование управления двигателем без использования обратной связи, коллекторный двигатель имеет очевидные преимущества: для его работы в таком случае можно обойтись без специализированного контроллера – достаточно обычного источника питания. Если двигатель подключается к управляющей электронике более или менее длинным кабелем, то будет существенна разница по количеству проводов, требуемых для подключения двигателя: 2 у коллекторного против 8 у бесколлекторного (с учётом датчиков Холла). В проектах, где пользователь управляющую электронику разрабатывает самостоятельно, может быть существенно то, что для коллекторного двигателя структура её программной части и аппаратная часть могут быть несколько проще.