Bộ điều chỉnh công suất động cơ SHI. Lược đồ, mô tả

Thư viện kỹ thuật miễn phí

ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN
Thư viện miễn phí / Sơ đồ của các thiết bị vô tuyến-điện tử và điện

Bộ điều chỉnh công suất động cơ SHI

Thư viện kỹ thuật miễn phí

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Bộ điều chỉnh điện, nhiệt kế, ổn nhiệt

Bình luận bài viết

Trong những năm gần đây, việc lắp ráp xe điện nghiệp dư và độ xe chuyển sang dùng sức kéo điện trở nên phổ biến. Trên con đường này, những người đam mê dự kiến sẽ gặp rất nhiều khó khăn. Vì vậy, chẳng hạn, một trong những thành phần phức tạp và đắt tiền của những chiếc xe như vậy - thiết bị điều khiển động cơ điện - rất có thể sẽ phải được phát triển và sản xuất độc lập. Cần phải nói thêm rằng có rất ít tài liệu thực tế về chủ đề kiểm soát cao hiện nay. Bài viết dưới đây sẽ giúp giải đáp một số vấn đề trong lĩnh vực thiết kế này.

Trong quá trình phát triển thiết bị được mô tả dưới đây, kinh nghiệm của một trong những người tiên phong của ngành công nghiệp xe điện [1] đã được sử dụng. Thiết bị sẽ giúp nhiễm điện đồ chơi, xe tay ga, quạt mạnh, tạo ra ổ điện công suất lên đến 5 kW với điện áp lên đến 150 V.

Sức mạnh của bộ điều chỉnh SHI được trình bày để độc giả chú ý cho phép bạn điều khiển động cơ điện của xe thuộc phân loại trọng lượng Zhiguli -classic. Sơ đồ thiết bị cho phép tăng sức mạnh của các thiết bị được điều khiển bằng cách thay thế các phần tử vô tuyến bằng các phần tử mạnh hơn phù hợp với các khuyến nghị được đưa ra trong bài báo.

Bộ điều chỉnh công suất động cơ SHI
Hình 1

Bộ điều chỉnh, mạch của nó được hiển thị trong hình. 1, bao gồm bốn nút: bộ tạo dao động chính dựa trên bóng bán dẫn VT1, bộ định hình xung điều khiển được lắp ráp trên vi mạch DA2, DA3, công tắc dòng điện mạnh dựa trên bóng bán dẫn VT4-VT9, bộ cấp nguồn VD1, R6, VT3, DA1. Bộ điều chỉnh được cấp nguồn bởi hai nguồn: một - có điện áp từ 20 đến 30 V để cấp nguồn cho phần dòng điện thấp của thiết bị, nguồn thứ hai - lên đến 150 V để cấp điện cho tải. Thiết bị có một đầu vào tín hiệu để chặn bộ điều chỉnh và một đầu ra cho bộ phận bảo vệ bên ngoài tạo ra tín hiệu này. Động cơ kéo được mắc nối tiếp với công tắc dòng điện.

Phần tử cài đặt tần số của bộ điều chỉnh là bộ tạo xung răng cưa trên bóng bán dẫn VT1. Tần số 3 ... 4 kHz được xác định bởi mạch R3C1. Các xung được đưa đến đầu vào không đảo của bộ so sánh DA2 và đầu vào đảo ngược được cấp năng lượng từ động cơ của điện trở R11, điều khiển tốc độ rôto của động cơ điện. Khi điện trở này, một cảm biến vị trí bướm ga từ xe hơi VAZ của loạt thứ mười đã được sử dụng. Điện trở của cảm biến thay đổi từ 0 đến 7,5 kOhm.

Cảm biến được tích hợp một điện trở 1,5 kΩ trong mạch trượt. Ngoài ra, điện trở R9 và tụ điện C2 được thêm vào mạch này trong bộ điều chỉnh SHI để giảm ảnh hưởng của độ "nảy" của tiếp điểm động cơ và tăng độ êm dịu của bộ điều chỉnh. Trong quá trình vận hành trên một thiết bị cụ thể, có thể cần phải lựa chọn các phần tử của dây chuyền này để có được động thái quá trình mong muốn. Tiêu chí cho động lực học đạt yêu cầu trong trường hợp ô tô điện là gia tốc êm ái (khi thanh trượt điện trở R11 di chuyển sang trái theo sơ đồ) và phanh (tương tự bên phải) của ô tô, cũng như giá trị của dòng điện cực đại qua động cơ điện.

Bộ điều chỉnh công suất động cơ SHI
Hình 2

Trên hình. 2 ở trên cùng hiển thị một cách đơn giản các xung Ug của máy phát và điện áp URd lấy từ động cơ của điện trở R11.

Theo kinh nghiệm thực tế sử dụng bộ điều chỉnh cho thấy, để đẩy nhanh quá trình hãm động cơ điện, nên nối tắt điện trở R9 bằng diode KD522A, nối với cực dương vào điểm đấu nối của điện trở R9 và tụ C2 để tăng tốc độ phóng điện của tụ điện này. Điện trở R12 dùng để ngăn chặn trường hợp khẩn cấp trong trường hợp vô tình ngắt kết nối của điện trở R11 hoặc đứt dây kết nối nó với bộ điều chỉnh.

Tại đầu ra của bộ so sánh DA2, chúng ta thu được một chuỗi các xung Uynp (Hình 2) với khoảng thời gian được thiết lập bởi điện trở R11. Sau đó, tín hiệu được đưa đến bộ tạo hình bộ khuếch đại DA3, tạo ra các xung có mặt trước và xung lùi với thời gian không quá 120 ns, sau đó đến mạch cổng của một khối bóng bán dẫn chuyển mạch hiệu ứng trường mạnh mẽ VT4-VT9 . Điện trở R19-R24 cân bằng các giá trị dòng sạc của điện dung cổng của các bóng bán dẫn. Xung dòng sạc có thể lên tới hàng trăm miliampe. Khi các bóng bán dẫn được đóng lại, dòng phóng điện chạy qua các điện trở R19-R24, điện trở R16, mạch VD3R17 và đầu ra của bộ khuếch đại DA3.

Tốc độ đóng của bóng bán dẫn quan trọng không kém tốc độ mở - mức độ nóng của chúng phụ thuộc vào điều này. Khi thiết lập thiết bị, cần phải kiểm soát điện áp của các xung điều khiển ở cổng của các bóng bán dẫn mạnh - nó không được nhỏ hơn 10 V - để ngăn chúng chuyển sang chế độ tuyến tính.

Điện áp cung cấp tải phụ thuộc vào đặc tính của động cơ điện được sử dụng, nhưng không được vượt quá điện áp nguồn danh định của bóng bán dẫn. Đối với khối bóng bán dẫn IRF640, hiệu điện thế tối đa là 150 V với tổng dòng tải lên đến 80 A.

Bản chất của sự thay đổi công suất Màu đỏ của động cơ điện từ sự thay đổi điện áp trên động cơ của điện trở điều khiển R11 được đơn giản hóa trong hình. 2.

Vị trí ban đầu của động cơ của điện trở này là cực bên phải theo sơ đồ. Trong trường hợp này, không có xung điều khiển, các bóng bán dẫn hiệu ứng trường VT4-VT9 được đóng lại, tải được khử năng lượng.

Để cấp nguồn cho phần dòng điện thấp của thiết bị, thuận tiện khi sử dụng một phần điện áp cung cấp tải, đặc biệt nếu động cơ điện được cấp nguồn bằng pin. Nhưng phương pháp này yêu cầu kiểm tra cẩn thận bộ điều chỉnh trước khi lắp đặt vào máy, vì điện trở của dây điện chung có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bộ điều chỉnh nói chung.

Khi vận hành thiết bị, cần cung cấp bảo vệ bóng bán dẫn khỏi chế độ tuyến tính và quá dòng. Sự chuyển đổi của các bóng bán dẫn từ chuyển sang chế độ khuếch đại dẫn đến quá nhiệt nhanh chóng và sự phá hủy sau đó của chúng. Các bóng bán dẫn được sử dụng trong bộ điều chỉnh có khả năng chịu quá tải và ngắn mạch trong tải trong hàng chục micro giây, không còn nữa. Vì vậy, để cứu điều hòa ngay cả trong những tình huống khẩn cấp, nên sử dụng thiết bị bảo vệ. Hai đầu ra được cung cấp cho kết nối của nó - đầu cuối shunt trên R27 trong mạch tải (với điện trở giới hạn R25) và đầu vào của thiết bị chặn (VT2) của bộ tạo hình xung. Bộ phận bảo vệ phải tạo ra một tín hiệu giữ cho bóng bán dẫn VT2 mở cho đến khi nguyên nhân của sự cố được loại bỏ, và kiểm soát dòng điện trong mạch nguồn tải, bảo vệ các bóng bán dẫn mạnh chuyển sang chế độ tuyến tính và quá nhiệt.

Thiết bị chủ bảo vệ không được đề cập trong bài viết này.

Trong các thiết bị điều khiển đơn giản nhất không yêu cầu bảo vệ hoặc khi khả năng xảy ra trường hợp khẩn cấp nhỏ, bóng bán dẫn VT2, điện trở R5 và R25 và shunt R27 có thể được bỏ qua.

Các bóng bán dẫn mạnh mẽ được bảo vệ bởi diode VD4 khỏi sự gia tăng điện áp khi ngắt mạch tải. Điện áp ngược cực đại của nó không được nhỏ hơn điện áp nguồn và dòng điện thuận của nó không được nhỏ hơn dòng điện danh định của động cơ. Điốt nội địa DCH151-125 hoặc 150EBU02 nhập khẩu là phù hợp ở đây.

Khi thiết bị được cấp nguồn từ pin, nó nên được chặn bằng tụ điện C6-C13 có tổng công suất 10 microfarads trên kilowatt công suất tải để giảm tác động phá hủy của dòng điện tần số cao đối với pin. Điện áp định mức của các tụ điện không nhỏ hơn điện áp của acquy.

Máy phát, bộ so sánh, bộ tạo xung và quạt M1 được cấp nguồn bằng điện áp 15 V từ một khối bao gồm bộ ổn định DA1 và bộ khuếch đại dòng điện trên bóng bán dẫn VT3. Bóng bán dẫn và bộ ổn định phải được lắp đặt trên các tấm tản nhiệt có diện tích hiệu dụng ít nhất là 20 cm1. Nếu thiết bị có các bóng bán dẫn mạnh được lắp đặt trên các tấm tản nhiệt cung cấp cho chúng khả năng làm mát cần thiết, bạn có thể làm mà không cần quạt MXNUMX.

Bộ điều chỉnh công suất động cơ SHI
Hình 3

Phần dòng điện thấp của thiết bị nằm trên bảng mạch in trong Hình. 3.

Các bóng bán dẫn mạnh mẽ VT4-VT9 được chọn cho một tải cụ thể. Trong trường hợp này, số lượng bóng bán dẫn được kết nối với bộ khuếch đại định hình DA3 phải tương ứng với đặc tính đầu ra của nó [2, 3]. Theo kinh nghiệm cho thấy, khi phát triển bộ điều khiển SHI, cần phải cung cấp biên độ quá dòng. Điều này là do thiết kế của các bóng bán dẫn. Mặc dù giá trị được khai báo của dòng điện, tiết diện của các cực của bóng bán dẫn không tương ứng với nó. Sự sụt giảm điện áp ở các cực của bóng bán dẫn có tiết diện 1,3 mm2, và do đó, năng lượng tiêu tán là lớn một cách lãng phí. Mật độ dòng điện trong các đầu ra của bóng bán dẫn không được vượt quá 15 ... 20 A / mm2.

Bộ điều chỉnh sử dụng bóng bán dẫn IRF640 cho dòng điện 18 A và điện áp 200 V. Thiết bị cũng đã được thử nghiệm với bóng bán dẫn IRF3710 (100 V, 57 A), IRF3205 (55 V, 110 A), IRF3808 (75 V, 140 A) ) để điều khiển động cơ điện công suất 3 kW và cung cấp điện áp 48 V.

Nên truyền tín hiệu điều khiển đến các bóng bán dẫn đầu ra thông qua một cặp dây xoắn trực tiếp đến cổng và nguồn [4]. Không cho dòng điện điều khiển tranzito qua dây chung của thiết bị vì nguy cơ nhiễu chuyển mạch từ mạch tải sang mạch điều khiển. Trong thực tế, điều này thể hiện là sự gia tăng độ nóng của các bóng bán dẫn và sự hỏng hóc không thể đoán trước của chúng. Kết quả thậm chí còn tốt hơn bằng cách tách các nguồn điện của một nút dòng điện thấp và một nút mạnh. Thiết kế của một công tắc điều chỉnh dòng điện mạnh mẽ phải được chú ý nhiều nhất. Chất lượng của toàn bộ thiết bị phụ thuộc vào cách bố trí của nó. Nên đặt các bóng bán dẫn mạnh VT4-VT9 nhỏ gọn hơn, hàn các dây dẫn có tiết diện lớn (10 ... 20 mm2) vào các đầu nối của chúng và đặt điện trở R18-R24 gần với các bóng bán dẫn mạnh. Không thể chấp nhận được sự uốn cong của các dây dẫn trong một đơn vị điện vì chúng tạo thành điện cảm ký sinh.

Theo quy tắc, một thiết bị được lắp ráp từ các bộ phận có thể sử dụng được, không cần điều chỉnh. Chỉ cần đảm bảo rằng bộ dao động chính ổn định bằng cách kiểm tra tốc độ lặp lại xung (3 ... 4 kHz) tại bộ phát của bóng bán dẫn VT1, các giới hạn điều khiển công suất đầu ra được đặt chính xác (chọn điện trở R7, R13 nếu cần thiết) và xung điều khiển có mặt (với điện áp ít nhất là 10 C) tại một điểm chung trong mạch của điện trở R18-R24.

Các bóng bán dẫn đầu ra được gắn trên một tấm tản nhiệt bằng đồng có kích thước 160x60x4 mm, được làm mát bằng quạt M1. Nếu không có quạt, diện tích tản nhiệt cho mỗi bóng bán dẫn được tính toán dựa trên đặc điểm và công suất tiêu tán của nó. Là một quạt làm mát, bạn có thể sử dụng bộ làm mát máy tính cá nhân được kết nối thông qua một điện trở được chọn trước (không được hiển thị trong sơ đồ trong Hình 1) để giảm điện áp xuống 9 ... 12 V.

Bộ tản nhiệt có thể được sử dụng như một đầu ra kết hợp của các bóng bán dẫn.

Pin của tụ điện C6-C13 nên được gắn gần với pin, và khi sử dụng trên xe, nên đặt trong hộp riêng để bảo vệ khỏi ẩm. Diode VD4 có thể được đặt ở bất kỳ nơi nào thuận tiện. Khi làm việc với thiết bị bảo vệ, sử dụng shunt 75ShSM MZ (hoặc 75ShS) làm sẵn. Giá trị của nó được chọn dựa trên dòng tải của bộ điều chỉnh. Trong trường hợp đang xem xét, một shunt 100 A được sử dụng do thiết bị được thiết kế để điều khiển động cơ điện ZDT-31 cho điện áp 24 V và dòng điện 80 A. Để kết nối tải, dây đồng với tiết diện 8 A trên 1 mm2 nên được sử dụng, thích hợp, ví dụ, dây từ dòng PVZ. Ở các đầu của dây, các vấu cáp được gắn tương ứng với tiết diện của chúng.

Tóm lại, một số lưu ý trong trường hợp thay thế bóng bán dẫn mạnh VT4-VT9. Các bóng bán dẫn dòng IRF có điện dung cổng đáng kể - từ 1200 pF (đối với IRF640) đến 5310 pF (IRF3808), do đó yêu cầu đối với điện trở R18-R23 và bộ khuếch đại DA3. Với sự gia tăng số lượng bóng bán dẫn mạnh mẽ, có thể cần phải thay thế bộ khuếch đại định hình IR2110 bằng một bộ mạnh hơn, chẳng hạn như LM5110 hoặc thêm bộ khuếch đại công suất bóng bán dẫn kéo đẩy (kết nối IR2110 điển hình cho phép tinh chỉnh như vậy [ 2]). Dòng điện tiêu thụ từ bộ khuếch đại được xác định bởi tổng điện trở của mạch R16R18-R24.

Điện trở của điện trở R19-R24 được tính như sau. Đầu tiên, dòng sạc trung bình của điện dung cổng được xác định:

trong đó Upit là điện áp nguồn của bộ khuếch đại DA3, V; C3 - điện dung cổng bóng bán dẫn, F; t - thời gian đóng / mở của bóng bán dẫn, s. Khi đó điện trở của biến trở trong mạch cổng là R3 = Upit / I3, OM.

Các điện trở mạch cổng tốt nhất được hàn trực tiếp vào các dây dẫn của bóng bán dẫn. Khi chọn các thành phần của bộ điều chỉnh SHI, nên ưu tiên các phần tử vô tuyến tần số cao hơn.

Văn chương

Korkhov I. Yu. Sản xuất xe điện tại nhà. - evr.boom.ru.
Trình điều khiển bên cao và bên thấp IR2110 / IR2113 - irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf.
MOSFET công suất Hex Fet IRF640N - irf.com/prDduct-info/datasheets/data/irf640n.pdf.
Kiraly L. Giải quyết các vấn đề về khả năng chống ồn của IC tần số cao công suất cao điều khiển các tầng công suất cao. - platan.ru/irf/techdoc/dat92-1.pdf.

Tác giả: N. Tokmakov, Syktyvkar; Xuất bản: radioradar.net

Xem các bài viết khác razdela Bộ điều chỉnh điện, nhiệt kế, ổn nhiệt.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng 15.04.2024

Trong thế giới công nghệ hiện đại, nơi khoảng cách ngày càng trở nên phổ biến, việc duy trì sự kết nối và cảm giác gần gũi là điều quan trọng. Những phát triển gần đây về da nhân tạo của các nhà khoa học Đức từ Đại học Saarland đại diện cho một kỷ nguyên mới trong tương tác ảo. Các nhà nghiên cứu Đức từ Đại học Saarland đã phát triển những tấm màng siêu mỏng có thể truyền cảm giác chạm vào từ xa. Công nghệ tiên tiến này mang đến những cơ hội mới cho giao tiếp ảo, đặc biệt đối với những người đang ở xa người thân. Các màng siêu mỏng do các nhà nghiên cứu phát triển, chỉ dày 50 micromet, có thể được tích hợp vào vật liệu dệt và được mặc như lớp da thứ hai. Những tấm phim này hoạt động như những cảm biến nhận biết tín hiệu xúc giác từ bố hoặc mẹ và đóng vai trò là cơ cấu truyền động truyền những chuyển động này đến em bé. Việc cha mẹ chạm vào vải sẽ kích hoạt các cảm biến phản ứng với áp lực và làm biến dạng màng siêu mỏng. Cái này ... >>

Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global 15.04.2024

Chăm sóc thú cưng thường có thể là một thách thức, đặc biệt là khi bạn phải giữ nhà cửa sạch sẽ. Một giải pháp thú vị mới từ công ty khởi nghiệp Petgugu Global đã được trình bày, giải pháp này sẽ giúp cuộc sống của những người nuôi mèo trở nên dễ dàng hơn và giúp họ giữ cho ngôi nhà của mình hoàn toàn sạch sẽ và ngăn nắp. Startup Petgugu Global đã trình làng một loại bồn cầu độc đáo dành cho mèo có thể tự động xả phân, giữ cho ngôi nhà của bạn luôn sạch sẽ và trong lành. Thiết bị cải tiến này được trang bị nhiều cảm biến thông minh khác nhau để theo dõi hoạt động đi vệ sinh của thú cưng và kích hoạt để tự động làm sạch sau khi sử dụng. Thiết bị kết nối với hệ thống thoát nước và đảm bảo loại bỏ chất thải hiệu quả mà không cần sự can thiệp của chủ sở hữu. Ngoài ra, bồn cầu có dung lượng lưu trữ lớn có thể xả nước, lý tưởng cho các hộ gia đình có nhiều mèo. Bát vệ sinh cho mèo Petgugu được thiết kế để sử dụng với chất độn chuồng hòa tan trong nước và cung cấp nhiều lựa chọn bổ sung. ... >>

Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm 14.04.2024

Định kiến phụ nữ thích “trai hư” đã phổ biến từ lâu. Tuy nhiên, nghiên cứu gần đây được thực hiện bởi các nhà khoa học Anh từ Đại học Monash đã đưa ra một góc nhìn mới về vấn đề này. Họ xem xét cách phụ nữ phản ứng trước trách nhiệm tinh thần và sự sẵn sàng giúp đỡ người khác của nam giới. Những phát hiện của nghiên cứu có thể thay đổi sự hiểu biết của chúng ta về điều gì khiến đàn ông hấp dẫn phụ nữ. Một nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học từ Đại học Monash dẫn đến những phát hiện mới về sức hấp dẫn của đàn ông đối với phụ nữ. Trong thí nghiệm, phụ nữ được cho xem những bức ảnh của đàn ông với những câu chuyện ngắn gọn về hành vi của họ trong nhiều tình huống khác nhau, bao gồm cả phản ứng của họ khi gặp một người đàn ông vô gia cư. Một số người đàn ông phớt lờ người đàn ông vô gia cư, trong khi những người khác giúp đỡ anh ta, chẳng hạn như mua đồ ăn cho anh ta. Một nghiên cứu cho thấy những người đàn ông thể hiện sự đồng cảm và tử tế sẽ hấp dẫn phụ nữ hơn so với những người đàn ông thể hiện sự đồng cảm và tử tế. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ

Intel Core Duo 2 23.09.2006

Intel đã ra mắt 2 chip Intel Core 2: Duo và Intel Core 5 Extreme (5 cho máy tính để bàn và 65 cho thiết bị di động), được chế tạo bằng công nghệ XNUMXnm và có hai lõi để cải thiện hiệu suất PC khi chạy nhiều ứng dụng.

Tin tức thú vị khác:

▪ micro siêu âm

▪ Đã tạo ra điện thoại di động và TV kết hợp

▪ Trang chủ CHP

▪ Giảm độ cao của máy bay sẽ giúp ích cho môi trường

▪ Bướm bay như chim

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Ảo tưởng thị giác. Lựa chọn các bài viết

▪ bài viết của Maria Sklodowska-Curie. câu cách ngôn nổi tiếng

▪ bài viết Bạn có thể mua bồn tắm bập bênh ở đâu và khi nào? đáp án chi tiết

▪ bài viết Sản xuất thanh toán điện tử. mẹo HAM