|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Regulator mocy silnika SHI
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Regulatory mocy, termometry, stabilizatory ciepła W ostatnich latach popularne stało się amatorskie składanie pojazdów zelektryfikowanych i przerabianie samochodów w celu przekształcenia ich w trakcję elektryczną. Na tej ścieżce entuzjaści oczekują wielu trudności. Na przykład jeden ze skomplikowanych i drogich elementów takich pojazdów - urządzenie sterujące silnikiem elektrycznym - najprawdopodobniej będzie musiał zostać opracowany i wyprodukowany niezależnie. Pozostaje dodać, że literatura praktyczna na temat sterowania dużymi prądami jest bardzo uboga. Poniższy artykuł powinien pomóc w rozwiązaniu szeregu problemów w tym obszarze projektowania. W opracowaniu opisanego poniżej urządzenia wykorzystano doświadczenia jednego z pionierów branży pojazdów elektrycznych [1]. Urządzenie pomoże elektryzować zabawki, hulajnogi, mocne wentylatory, tworzyć napędy elektryczne do 5 kW z napięciem do 150 V. Przedstawiona czytelnikom moc regulatora SHI pozwala na napędzanie silnika elektrycznego pojazdu kategorii wagowej Zhiguli -classic. Schemat urządzenia pozwala na zwiększenie mocy sterowanych urządzeń poprzez wymianę elementów radiowych na mocniejsze zgodnie z zaleceniami przedstawionymi w artykule.
Regulator, którego obwód pokazano na ryc. 1, składa się z czterech węzłów: oscylatora głównego na tranzystorze VT1, kształtownika impulsu sterującego zmontowanego na mikroukładach DA2, DA3, potężnego przełącznika prądu na tranzystorach VT4-VT9, zasilacza VD1, R6, VT3, DA1. Regulator zasilany jest z dwóch źródeł: jedno - o napięciu od 20 do 30 V do zasilania części niskoprądowej urządzenia, drugie - do 150 V do zasilania obciążenia. Urządzenie posiada wejście sygnału do blokowania regulatora oraz wyjście do zewnętrznej jednostki zabezpieczającej, która generuje ten sygnał. Silnik trakcyjny jest połączony szeregowo z wyłącznikiem prądowym. Elementem regulującym częstotliwość regulatora jest generator impulsów piłokształtnych na tranzystorze VT1. Częstotliwość 3 ... 4 kHz jest określona przez obwód R3C1. Impulsy są podawane na wejście nieodwracające komparatora DA2, a wejście odwracające jest zasilane z silnika rezystora R11, który steruje prędkością wirnika silnika elektrycznego. Jako ten rezystor zastosowano czujnik położenia przepustnicy z samochodów VAZ dziesiątej serii. Rezystancja czujnika waha się od 0 do 7,5 kOhm. Czujnik posiada wbudowany rezystor 1,5 kΩ w obwodzie suwaka. Oprócz tego do tego obwodu w regulatorze SHI dodawany jest rezystor R9 i kondensator C2 w celu zmniejszenia wpływu „odbicia” styku silnika i zwiększenia płynności regulacji. Podczas pracy na konkretnym sprzęcie może być konieczne dobranie elementów tego łańcucha w celu uzyskania pożądanej dynamiki procesu. Kryterium zadowalającej dynamiki w przypadku pojazdu elektrycznego jest płynne przyspieszanie (gdy suwak rezystora R11 przesuwa się w lewo zgodnie ze schematem) i hamowanie (takie samo w prawo) samochodu, a także wartość maksymalny prąd płynący przez silnik elektryczny.
Na ryc. 2 u góry pokazuje w uproszczeniu impulsy Ug prądnicy oraz napięcie URd pobrane z silnika rezystora R11. Jak pokazują praktyczne doświadczenia użytkowania regulatora, aby przyspieszyć proces hamowania silnika elektrycznego, wskazane jest zbocznikowanie rezystora R9 diodą KD522A, łącząc go z anodą do punktu połączenia rezystora R9 i kondensatora C2 aby przyspieszyć rozładowanie tego kondensatora. Rezystor R12 służy do zapobiegania sytuacji awaryjnej w przypadku przypadkowego odłączenia rezystora R11 lub przerwy w przewodach łączących go z regulatorem. Na wyjściu komparatora DA2 otrzymujemy sekwencję impulsów Uynp (rys. 2) o czasie trwania ustawionym przez rezystor R11. Następnie sygnał jest podawany do wzmacniacza DA3, który generuje impulsy z frontem i recesją o czasie trwania nie większym niż 120 ns, a następnie do obwodu bramki bloku potężnych tranzystorów polowych VT4-VT9 . Rezystory R19-R24 wyrównują wartości prądu ładowania pojemności bramki tranzystorów. Impuls prądu ładowania może osiągnąć setki miliamperów. Gdy tranzystory są zamknięte, prąd rozładowania przepływa przez rezystory R19-R24, rezystor R16, obwód VD3R17 i wyjście wzmacniacza DA3. Prędkość zamykania tranzystorów jest ważna nie mniej niż prędkość otwierania - od tego zależy stopień ich nagrzania. Podczas konfigurowania urządzenia konieczne jest kontrolowanie napięcia impulsów sterujących na bramce potężnych tranzystorów - nie powinno być mniejsze niż 10 V - aby zapobiec ich przejściu w tryb liniowy. Napięcie zasilania obciążenia zależy od charakterystyki zastosowanego silnika elektrycznego, ale nie powinno przekraczać nominalnego napięcia dren-źródło tranzystorów. W przypadku bloku tranzystorowego IRF640 maksymalne napięcie wynosi 150 V przy całkowitym prądzie obciążenia do 80 A. Charakter zmiany mocy Red silnika elektrycznego od zmiany napięcia na silniku rezystora sterującego R11 pokazano w uproszczony sposób na ryc. 2. Początkowa pozycja silnika tego rezystora jest skrajnie prawą zgodnie ze schematem. W tym przypadku nie ma impulsów sterujących, tranzystory polowe VT4-VT9 są zamknięte, obciążenie jest odłączone. Do zasilania niskoprądowej części urządzenia wygodnie jest wykorzystać część napięcia zasilającego obciążenie, zwłaszcza jeśli silnik elektryczny jest zasilany z akumulatora. Ale ta metoda wymaga starannego przetestowania regulatora przed instalacją na maszynie, ponieważ rezystancja wspólnego przewodu zasilającego może niekorzystnie wpłynąć na jakość regulatora jako całości. Podczas obsługi urządzenia pożądane jest zapewnienie ochrony tranzystorów przed trybem liniowym i przetężeniem. Przejście tranzystorów z trybu przełączania do trybu wzmocnienia prowadzi do ich szybkiego przegrzania, a następnie zniszczenia. Tranzystory zastosowane w regulatorze są w stanie wytrzymać przeciążenia i zwarcia w obciążeniu przez dziesiątki mikrosekund, już nie. Dlatego w celu ratowania regulatora nawet w sytuacjach awaryjnych wskazane jest zastosowanie urządzenia zabezpieczającego. Do jego połączenia przewidziane są dwa wyjścia - górny zacisk bocznikowy R27 w obwodzie obciążenia (z rezystorem ograniczającym R25) i wejście urządzenia blokującego (VT2) kształtownika impulsów. Węzeł ochronny musi generować sygnał, który utrzymuje otwarty tranzystor VT2 do momentu wyeliminowania przyczyny wypadku i kontroluje prąd w obwodzie mocy obciążenia, chroniąc potężne tranzystory przed przejściem w tryb liniowy i przegrzaniem. Urządzenie hosta ochrony nie zostało omówione w tym artykule. W najprostszych urządzeniach sterujących, które nie wymagają ochrony lub gdy prawdopodobieństwo awarii jest małe, można pominąć tranzystor VT2, rezystory R5 i R25 oraz bocznik R27. Potężne tranzystory są chronione przez diodę VD4 przed skokami napięcia w przypadku przerwania obwodu obciążenia. Jego maksymalne napięcie wsteczne nie może być mniejsze niż napięcie zasilania, a jego prąd przewodzenia nie może być mniejszy niż prąd znamionowy silnika. Odpowiednie są tutaj diody domowe DCH151-125 lub importowane 150EBU02. Gdy urządzenie jest zasilane z akumulatora, należy je zablokować kondensatorami C6-C13 o łącznej pojemności 10 000 mikrofaradów na kilowat mocy obciążenia, aby zmniejszyć destrukcyjny wpływ prądu o wysokiej częstotliwości na akumulator. Napięcie znamionowe kondensatorów jest nie mniejsze niż napięcie akumulatora. Generator, komparator, kształtownik impulsów i wentylator M1 są zasilane napięciem 15 V z jednostki składającej się ze stabilizatora DA1 i wzmacniacza prądu na tranzystorze VT3. Tranzystor i stabilizator muszą być zainstalowane na radiatorach o efektywnej powierzchni co najmniej 20 cm1. Jeśli urządzenie ma mocne tranzystory zainstalowane na radiatorach, które zapewniają im niezbędne chłodzenie, możesz obejść się bez wentylatora MXNUMX.
Część niskoprądowa urządzenia znajduje się na płytce drukowanej na ryc. 3. Potężne tranzystory VT4-VT9 są wybierane dla określonego obciążenia. W takim przypadku liczba tranzystorów podłączonych do wzmacniacza kształtującego DA3 musi odpowiadać jego charakterystyce wyjściowej [2, 3]. Jak pokazuje doświadczenie, przy opracowywaniu sterownika SHI konieczne jest uwzględnienie marginesu nadprądowego. Wynika to z konstrukcji tranzystorów. Pomimo deklarowanej wartości prądu, przekrój zacisków tranzystorów mu nie odpowiada. Spadek napięcia na zaciskach tranzystorów o przekroju 1,3 mm2, a zatem rozproszona energia jest rozrzutnie duża. Gęstość prądu na wyjściach tranzystorów nie powinna przekraczać 15...20 A/mm2. W regulatorze zastosowano tranzystory IRF640 dla prądu 18 A i napięcia 200 V. Urządzenie przetestowano również z tranzystorami IRF3710 (100 V, 57 A), IRF3205 (55 V, 110 A), IRF3808 (75 V, 140 A). ) do sterowania mocą silnika elektrycznego 3 kW i napięciem zasilania 48 V. Zaleca się, aby sygnał sterujący do tranzystorów wyjściowych był przesyłany skręconą parą przewodów bezpośrednio do bramki i źródła [4]. Nie należy przepuszczać prądu sterującego tranzystora przez wspólny przewód urządzenia ze względu na niebezpieczeństwo zakłóceń przełączania z obwodu obciążenia na obwód sterowania. W praktyce objawia się to zwiększonym nagrzewaniem się tranzystorów i ich nieprzewidywalną awarią. Jeszcze lepsze wyniki uzyskuje się rozdzielając źródła zasilania węzła niskoprądowego i mocnego. Największą uwagę należy zwrócić na konstrukcję wyłącznika regulatora prądu o dużej mocy. Jakość urządzenia jako całości zależy od jego układu. Zaleca się bardziej zwarte umieszczenie potężnych tranzystorów VT4-VT9, przylutowanie przewodów o dużym przekroju (10 ... 20 mm2) do ich zacisków i umieszczenie rezystorów R18-R24 w pobliżu potężnych tranzystorów. Zagięcia przewodów w jednostce mocy są niedopuszczalne, ponieważ tworzą indukcyjność pasożytniczą. Urządzenie zmontowane z nadających się do użytku części z reguły nie wymaga regulacji. Wystarczy upewnić się, że oscylator główny jest stabilny, sprawdzając częstotliwość powtarzania impulsów (3 ... 4 kHz) na emiterze tranzystora VT1, czy granice sterowania mocą wyjściową są ustawione prawidłowo (wybierz rezystory R7, R13, jeśli konieczne) oraz czy impulsy sterujące są obecne (o napięciu co najmniej 10 C) we wspólnym punkcie obwodu rezystorów R18-R24. Tranzystory wyjściowe zamontowano na miedzianej płycie radiatora o wymiarach 160x60x4 mm, chłodzonej wentylatorem M1. Bez użycia wentylatora powierzchnia radiatora dla każdego tranzystora jest obliczana na podstawie jego charakterystyki i rozpraszanej mocy. Jako wentylator chłodzący można użyć chłodnicy komputera osobistego podłączonej przez wcześniej wybrany rezystor (nie pokazano na schemacie na rys. 1), aby obniżyć napięcie do 9 ... 12 V. Radiator może być używany jako połączone wyjście drenu tranzystorów. Baterię kondensatorów C6-C13 należy montować w bezpośredniej bliskości baterii, a podczas użytkowania w pojeździe umieścić w osobnym pudełku w celu ochrony przed wilgocią. Diodę VD4 można umieścić w dowolnym dogodnym miejscu. Podczas pracy z urządzeniem ochronnym używany jest gotowy bocznik 75ShSM MZ (lub 75ShS). Jego wartość dobierana jest na podstawie prądu obciążenia regulatora. W omawianym przypadku zastosowano bocznik 100 A ze względu na to, że urządzenie zostało zaprojektowane do sterowania silnikiem elektrycznym ZDT-31 na napięcie 24 V i prąd 80 A. Do podłączenia obciążenia przewody miedziane z należy zastosować przekrój 8 A na 1 mm2, odpowiedni np. drut z serii PVZ. Na końcach przewodów zamontowane są końcówki kablowe odpowiadające ich przekrojowi. Podsumowując, kilka uwag w przypadku wymiany mocnych tranzystorów VT4-VT9. Tranzystory serii IRF mają znaczną pojemność bramki - od 1200 pF (dla IRF640) do 5310 pF (IRF3808), stąd wymagania dla rezystorów R18-R23 i wzmacniacza DA3. Wraz ze wzrostem liczby mocnych tranzystorów może okazać się konieczna wymiana wzmacniacza kształtującego IR2110 na mocniejszy, na przykład LM5110, lub dodanie tranzystorowego wzmacniacza mocy przeciwsobnego (typowe połączenie IR2110 umożliwia takie udoskonalenie [ 2]). Prąd pobierany ze wzmacniacza jest określony przez całkowitą rezystancję obwodu R16R18-R24. Rezystancję rezystorów R19-R24 oblicza się w następujący sposób. Najpierw określa się średni prąd ładowania pojemności bramki:
gdzie Upit to napięcie zasilania wzmacniacza DA3, V; C3 - pojemność bramki tranzystorowej, F; t - czas otwarcia/zamknięcia tranzystora, sek. Wtedy rezystancja rezystora w obwodzie bramki wynosi R3=Upit/I3,OM. Rezystory obwodu bramki najlepiej przylutować bezpośrednio do wyprowadzeń tranzystora. Wybierając komponenty regulatora SHI, należy preferować elementy radiowe o wyższej częstotliwości. literatura
Autor: N. Tokmakow, Syktywkar; Publikacja: radioradar.net
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Stworzył hybrydowy telefon komórkowy i telewizor ▪ Zmniejszenie wysokości samolotu pomoże środowisku
▪ sekcja witryny Iluzje wizualne. Wybór artykułów ▪ artykuł Marii Skłodowskiej-Curie. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Gdzie i kiedy można było kupić bujaną wannę? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Produkcja płatności elektronicznej. Wskazówki dotyczące szynki
Komentarze do artykułu: Kostya Czy masz obwód ochronny?
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony