ПРИНЦИП РАБОТЫ ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Транзисторы или тиристоры обладают очень полезным свойством, благодаря которому эти полупроводниковые приборы и заняли лидирующие позиции в аналоговой и цифровой технике – это способность пропускать и не пропускать токи, причём переключение между режимами происходит за короткое время (порядка микросекунд).   Это свойство позволяет осуществлять импульсное управление двигателем постоянного тока. [3]

Принцип метода следующая: двигатель вращается не постоянно, а через определённые промежутки времени, то есть, напряжение не подводится постоянно. На практике и в теории схем импульсного управления разработано большое множество. На рисунке 1 изображена одна из схем подключения, а на рисунке 2 изображена временная диаграмма работы схемы при импульсном управлении двигателем постоянного тока.

Рисунок 1. Принципиальная схема импульсного управления

Рисунок 2. Временная диаграмма параметров схемы импульсного управления двигателем постоянного тока

Период импульса разделён на два этапа. В первый промежуток времени ключ открывается, питающее напряжение поступает на двигатель, вследствие этого ток на обмотке якоря растёт. Во второй промежуток времени ключ закрывается, приток напряжения прекращается, но ток продолжает течь в то же направление под действием противодействующей электромагнитной силы, но теперь ток протекает через диод. Постепенно ток ослабевает, а вместе с ним уменьшается и крутящий момент, а также скорость вращения.

В первую часть периода происходит разгон двигателя, во вторую - торможение. В том случае если эти промежутки малы в сравнении с постоянной времени якорной цепи, то установится средняя скорость, которая будет однозначно определяться скважностью импульса, его заполненностью.

Механическая характеристика двигателя постоянного тока при импульсном управлении определяется следующим выражением:

,

где γ = t/T – скважность.

Скважность можно изменить двумя способами, которые зависят от метода управления двигателем. [1]

Один вариант: скважность меняется за счёт увеличения или уменьшения длительности состояния замкнутого ключа, при этом длительность самого импульса не меняется. Второй способ: изменить скважность с помощью изменения частотно-импульсного управления. В этом случае длительность замкнутого состояния ключа постоянно, изменяется лишь длительность и частота импульсов.

Изменение величины напряжения потребителя посредством импульсных преобразователей называют импульсным ре­гулированием.[2]

На нагрузку периодически поступает постоянное или переменное напряжение, генерируемое бесконтактным ключом импульсного преобразователя. В результате на выходе этого преобразователя формируются импуль­сы напряжения различной длительности, скважности и частоты.

Нагрузка регулируется с помощью изменения параметра выходного импульса. Этот параметр можно изменять по-разному.

Самым популярным методом образования импульса широтно-импульсный:

 длительность импульса;

T - период следования импульса.

Частотно импульсный:

Время импульсный

При этом регулируется относительное время проводимости управляемого вентиля, что приводит к плавному изменению среднего или действующего значения напряжения на нагрузке.

Импульсный преобразователи постоянного напряжения можно различить по следующим признакам:

В зависимости от соотношения входного и выходного напряжения:

• ослабляющие, гасящие (понижающие);
• повышающие;
• случайные;
• меняющие полярность.

Элемент реализации преобразователя:

• на полевых и биполярных транзисторах различных типов;
• на тиристорах.

Компенсирующий элемент:

• ограничитель по току (дроссель);
• ёмкость, образующаяся с помощью конденсатора;
• аккумулятор.

Те преобразователи импульсов, что плавно изменяют напряжение на входе в импульсы с не одинаковой длительностью, постоянной амплитудой и несменной полярностью называются нереверсивными. Реверсивные же преобразуют входное напряжение в пере­менное, которое может быть разным по длительности полупериодов, либо может быть импульсным с постоянного амплитудой, также разной длительности и полярности.