0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автоматическое поддержание оборотов двигателя

Изменение оборотов асинхронного двигателя. Разбор способов регулирования. | samelectrik.ru | Яндекс Дзен

Достаточно часто режим работы вспомогательного механизированного оборудования требует понижения штатных частот вращения.

  1. Регулирование частотой
  2. Что такое асинхронный двигатель?
  3. Двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКР)
  4. Двигатели с фазным ротором
  5. Назначение
  6. Изменение оборотов асинхронного двигателя. Разбор способов регулирования.
  7. Регулирование оборотов изменением числа пар полюсов
  8. Асинхронные двигатели с фазным ротором
  9. Регулирование с помощью напряжения
  10. Установка активного сопротивления в цепи ротора
  11. Типичные схемы регуляторов оборотов
  12. Эпилог
  13. Как сделать устройство для изменения скорости вращения электродвигателя своими руками

Регулирование частотой

Специальные устройства, преобразователи частоты (другие названия инвертор, частотник, драйвер), подключаются к электрической машине. Путем выпрямления напряжения питания, преобразователь частоты внутри себя формирует необходимые величины частоты и напряжения, и подает их на электрический двигатель.

Необходимые параметры для управления АД преобразователь рассчитывает самостоятельно, согласно внутренним алгоритмам, запрограммированным производителем устройства.

Преимущества регулирование частотой .

  • Достигается плавное регулирование частоты вращения электромотора.
  • Изменение скорости и направление вращения двигателя.
  • Автоматическое поддержание требуемых параметров.
  • Экономичность системы управления.

Единственный недостаток, с которым можно смирится, это необходимость в приобретении частотника. Цены на такие устройства совсем незаоблачные, и в пределах 150 уе, можно обзавестись преобразователем для 2 кВт двигателя.

Что такое асинхронный двигатель?

Электродвигатели переменного тока нашли довольно широкое применение в различных сферах нашей жизнедеятельности, в подъемно транспортном, обрабатывающем, измерительном оборудовании. Они используются для превращения электрической энергии, которая поступает от сети, в механическую энергию вращающегося вала. Чаще всего используются именно асинхронные преобразователи переменного тока. В них частота вращения ротора и статора отличаются. Между этими активными элементами обеспечивается конструктивный воздушный зазор.

И статор, и ротор имеют жесткий сердечник из электротехнической стали (наборного типа, из пластин), выступающий в роли магнитопровода, а также обмотку, которая укладывается в конструктивные пазы сердечника. Именно способ организации или укладки обмотки ротора является ключевым критерием классификации этих машин.

Двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКР)

Здесь используется обмотка в виде алюминиевых, медных или латунных стержней, которые вставляются в пазы сердечника и с обеих сторон замыкаются дисками (кольцами). Тип соединения этих элементов зависит от мощности двигателя: для малых значений используют метод совместной отливки дисков и стержней, а для больших – раздельное изготовление с последующей сваркой между собой. Обмотка статора подключается с использованием схем «треугольника» или «звезды».

Двигатели с фазным ротором

К сети подключается трехфазная обмотка ротора, посредством контактных колец на основном валу и щеток. За основу принимается схема «звезда». На рисунке внизу представлена типичная конструкция такого двигателя.

Назначение

Технически регулятор оборотов электродвигателя предназначен для изменения количества вращения вала за единицу времени. На этапе разгона корректировка частоты обеспечивает более плавную процедуру, меньшие токи и т.д. В некоторых технологических процессах необходимо регулятор оборотов снижает скорость движения оборудования, изменение подачи или нагнетания сырья и т.д.

Однако на практике данная опция может преследовать и другие цели:

  • Экономия затрат электроэнергии – позволяет снизить потери в моменты пуска и остановки вращений мотора, переключения скоростей или регулировки тяговых характеристик. Особенно актуально для часто запускаемых электродвигателей, использующих кратковременные режимы работы.
  • Контроль температурного режима, величины давления без установки обратной связи с рабочим элементом или с таковой в асинхронных электродвигателях.
  • Плавный пуск – предотвращает бросок тока в момент включения, особенно актуально для асинхронных моторов с большой нагрузкой на валу. Приводит к существенному сокращению токовых нагрузок на сеть и исключает ложные срабатывания защитной аппаратуры.
  • Поддержание оборотов трехфазных электродвигателей на требуемой отметке. Актуально для точных технологических операций, где из-за колебаний питающего напряжения может нарушиться качество производства или на валу возникает разное усилие.
  • Регулировка скорости оборотов электродвигателя от 0 до максимума или от другой базовой скорости.
  • Обеспечения достаточного момента на низких частотах вращения электрической машины.

Возможность реализации тех или иных функций у регуляторов оборотов определяет как принцип их действия, так и схематическое исполнение.

Изменение оборотов асинхронного двигателя. Разбор способов регулирования.

Благодаря своей простоте исполнения, относительной дешевизне и надежности трехфазные двигатели широко используются в хозяйстве и производстве. Во многих исполнительных механизмах применяют всевозможные типы асинхронных двигателей . Для широкого спектра применения АД, необходимо изменять и регулировать скорость вращения вала двигателя. Регулировка скорости АД производят несколькими способами. Их мы сейчас и рассмотрим.

  1. Механические регулирование. Путем изменения передаточного числа в редукторах.
  2. Электрическое регулирование. Изменением нескольких параметров питающего напряжения.

Рассмотрим электрическое изменение скорости АД, как более точный и распространённый способ регулирования.

Управление электрическими параметрами позволяет производить плавный запуск двигателя, поддерживать заданные параметры скорости или момента асинхронного мотора.

Параметры с помощью которых управляют мотором:

  • Частотой тока питающей сети.
  • Величиной тока в цепях мотора.
  • Напряжением на двигателе.

Самым распространённым асинхронным двигателем является мотор беличье колесо, двигатель с короткозамкнутым ротором. Для управления вращением, в этом типе электрических машин, применяют несколько видов воздействия.

  • Изменение частоты поля статора.
  • Управление величиной скольжения, изменяя напряжение питания.

Регулирование оборотов изменением числа пар полюсов

Специальные многоскоростные двигатели со сложной обмоткой регулируются путем изменения количества активных полюсов на статоре. Обмотки полюсов разбиты на группы, и чередуются, путем коммутации обмотки подключаются, то параллельно, то последовательно.

Положительные моменты данного способа.

  • Высокий КПД мотора.
  • Жесткие механические выходные параметры.

К недостаткам такого управления, можно отнести высокую стоимость электрической машин, а также значительный вес и габариты такого двигателя. Изменение оборотов происходит ступенькой 1500-3000 об/мин.

Асинхронные двигатели с фазным ротором

Основной способ управления АД с фазным ротором – изменение величины скольжения между статором и ротором.

Регулирование с помощью напряжения

Через специальные автотрансформаторы ЛАТР, путем изменения напряжения на обмотках двигателя, производят регулировку оборотов вала.

Данный способ так же подходит и к АД с короткозамкнутым ротором. Таким способ можно регулировать в пределах от минимума до номинальных параметров двигателя.

Установка активного сопротивления в цепи ротора

Переменное реостатное сопротивление или набор сопротивлений в цепи ротора воздействует на ток и поле ротора. Изменяя таким образом величину скольжения и количество оборотов двигателя.

Чем больше сопротивление, тем меньше ток, тем больше величина скольжения АД и меньше скорость.

Достоинства такого регулирования.

  1. Большой диапазон регулирования оборотами электрической машины.
  2. Мягкая выходная характеристика мотора.

Недостатки такого способа.

  1. Уменьшение КПД двигателя.
  2. Ухудшение рабочих характеристик механизма.

Типичные схемы регуляторов оборотов

На рынке сегодня есть широкий выбор регуляторов и частотных преобразователей для асинхронных двигателей. Тем не менее, для бытовых нужд подъемного или обрабатывающего оборудования вполне можно сделать расчет и сборку на микросхеме самодельного прибора на базе тиристоров или мощных транзисторов.

Ниже представлен пример схемы достаточно мощного регулятора для асинхронного двигателя. За счет чего можно добиться плавного контроля параметров его работы, снижения энергопотребления до 50%, расходов на техническое обслуживание.

Читать еще:  Двигатель ca20 технические характеристики

Данная схема является сложной. Для бытовых нужд ее можно значительно упростить, используя в качестве рабочего элемента симистор, например, ВТ138-600. В этом случае схема будет выглядеть следующим образом:

Обороты электродвигателя будут регулироваться за счет потенциометра, который определяет фазу входного импульса, открывающего симистор.

Как можно судить из информации, представленной выше, от оборотов асинхронного двигателя зависят не только параметры его работы, но и эффективность функционирования питаемого подъемного или обрабатывающего оборудования. В торговой сети сегодня можно приобрести самые разнообразные регуляторы, но также можно совершить расчет и собрать эффективное устройство своими руками.

Эпилог

При всех своих достоинствах асинхронные машины имеют существенный недостаток, это рывок ротора при подаче напряжения. Такие режимы опасны как для самого двигателя, так и для приводных механизмов. Поскольку во время пуска АД, ток в обмотках двигателя приравнивается к короткому замыканию. А рывок вала разбивает подшипники, шлицы, передаточные устройства. Поэтому пуск АД стараются производить плавным стартом. А именно:

  • Запуск через ЛАТР.
  • Разгон и работа АД, через переключение обмоток двигателя звезда-треугольник.
  • Использование устройств управления, таких как частотный преобразователь.

Как сделать устройство для изменения скорости вращения электродвигателя своими руками

Для регулировки маломощных однофазных АД можно использовать диммеры. Однако этот способ ненадежен и обладает серьезными недостатками: снижением КПД, серьезным перегревом устройства и опасностью повреждения двигателя.

Для надежного и качественного регулирования оборотов электродвигателей на 220В, лучше всего подходит частотное регулирование.

Приведенная ниже схема позволяет собрать частотное устройство для регулировки электромоторов мощностью до 500 Вт. Изменение скорости вращения производится в границах от 1000 до 4000 оборотов в минуту.

Устройство состоит из задающего генератора с изменяемой частотой, состоящего из мультивибратора, собранного на микросхеме К561ЛА7, счетчика на микросхеме К561ИЕ8, полумоста регулятора. Выходной трансформатор Т1 выполняет развязку верхнего и нижнего транзисторов полумоста.

Демпфирующая цепь С4, R7 гасит всплески напряжения опасные для силовых транзисторов VT3, VT4. Выпрямитель, удвоитель напряжения питающей сети, включает в себя диодный мост VD9, с конденсатором фильтра на которых происходит удвоение напряжения питания полумоста.

Напряжение первичной обмотки: 2х12В, вторичной обмотки 12В. Первичная обмотка трансформатора управления ключами, состоит из 120 витков медного провода сечением 0,7мм, с отводом от середины. Вторичная – две обмотки, каждая по 60 витков повода сечением 0,7 мм.

Вторичные обмотки необходимо максимально надежно заизолировать друг от друга, так как разница потенциалов между ними доходит до 640 В. Подключение выходных обмоток к затворам ключей производится в противофазе.

Вот мы и рассмотрели способы регулировки оборотов асинхронных двигателей. Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Регулировка оборотов мотоблока

Топливная система является неотъемлемой частью двигателя внутреннего сгорания. Основным узлом в ней, отвечающим за поддержание номинальных показателей работы мотора, считается карбюратор. Он дозирует поступление смеси бензина и воздуха к двигателю. В процессе ТО проводят ревизию всей топливной системы: меняют фильтры, проверяют уровень загрязнения элементов тонкой очистки бензина, но во главе стоит регулировка карбюратора, от которой зависят обороты мотоблока.

  1. Устройство дозирующего узла
  2. Обслуживание карбюратора
  3. Как почистить карбюратор?
  4. Как отрегулировать карбюратор на разных мотоблоках?
  5. Нева
  6. Агро
  7. МТЗ-09

Устройство дозирующего узла

Карбюраторы, установленные на мотоблоки, имеют общий принцип действия и устройство. В них четырех основных узла:

  1. Поплавковая камера. Именно сюда поступает бензин, необходимый для работы двигателя. Когда его уровень достигает определенной отметки, поплавок перекрывает подачу горючего.
  2. Смесительная камера. В ней происходит насыщение воздуха мелкодисперсной бензиновой пылью, которая образуется из-за разряженной атмосферы в этом узле. За счет пониженного давления в камере горючее втягивается в нее из поплавковой системы. Оно проходит через жиклер, превращаясь в мелкую пыль.
  3. Дроссельная заслонка. Именно она регулирует вращение коленвала и дозирует поступление воздуха из цилиндра. Если плавают обороты двигателя мотоблока, то, как минимум, следует проверить состояние тросика на рукоятке культиватора, который регулирует положение заслонки.
  4. Регулятор холостых оборотов. Этот винт – опора для привода дроссельной заслонки. Ввинчивая регулятор, увеличивают обороты холостого хода двигателя.

Обслуживание карбюратора

От регулярного проведения техобслуживания дозирующего узла зависит работоспособность техники. Компоненты его очень чувствительны к качеству топлива и не терпят попадания грязи. Основная задача механиков – регулировка холостых оборотов. Вторично – очистка внешних и внутренних поверхностей.

Чаще всего загрязняются калибровочные жиклеры. Это происходит из-за попадания в топливную систему посторонних веществ. Находиться они могут как в бензине, так и в поступающем внутрь воздухе. Снизить риски загрязнения дозирующего устройства поможет замена фильтров. Подвижные детали выходят из строя из-за истирания.

Если в работе мотоблока появились «плавающие» обороты, провалы крутящего момента или агрегат стал запускаться с перебоями, значит, пришло время настроить карбюратор. Увеличением частоты вращения коленвала «лечат» появление низких холостых оборотов. Делают это поворачиванием по часовой стрелке регулировочного винта под приводом дроссельной заслонки. Если же обороты надо наоборот снизить, то винт выворачивают против часовой стрелки.

Когда настройка регулировочного винта не помогает, систему разбирают и доводят до нормы уровень горючего в поплавковой камере, ориентируясь при этом на положение поплавка. О превышении уровня бензина говорит появление темного дыма из выхлопной трубы, а также следы несгоревшего топлива на свечах. Такие неисправности требуют настройки положения поплавка: для этого подгибают пружинный механизм игольчатого клапана.

Пока дозирующий узел находится в разобранном состоянии, проводят очистку его внутренних поверхностей и меняют подвижные детали при их истирании.

Как почистить карбюратор?

Перед разборкой дозирующего узла полностью очищают его снаружи и сливают остатки топлива из бензобака. Затем переходят к снятию системы. Сначала убирают воздушный фильтр и подающий патрубок. Далее необходимо отсоединить привод дроссельной заслонки и вынуть карбюратор. ТО дозирующего узла проходит четыре этапа:

  1. Очистка стакана в фильтре-отстойнике от масляных отложений.
  2. Снятие поплавка из поплавковой камеры. Для этого выкручивают топливный жиклер и извлекают втулку под ним. Перед снятием поплавка с иглой вынимают опорную ось.
  3. Замачивание корпуса карбюратора и жиклеров в ацетоне или уайт-спирите. Промывка пластиковых деталей в бензине и последующая их очистка мягкой щеткой или ветошью.
  4. Прочистка дозирующего отверстия. Для этого используют тонкую иглу или проволоку.

После очистки систему собирают и переходят к ее регулировке.

Как отрегулировать карбюратор на разных мотоблоках?

Регулировать и настраивать дозирующий узел рекомендуют при появлении первых перебоев в работе двигателя. Процесс настройки карбюратора зависит от марки мотоблока.

В общем виде процесс регулировки оборотов двигателя мотоблоков «Нева» предполагает последовательность действий:

  • закручивание до упора винтов малого и полного газа;
  • установка дроссельной заслонки до образования щели между основанием и воздуховодом;
  • запуск мотора;
  • установка рычага управления на минимальные обороты;
  • регулировка винта дроссельной заслонки до достижения минимальных оборотов холостого хода;
  • регулировка винта малого газа до достижения максимальных оборотов холостого хода;
  • чередование минимума и максимума до получения непрерывной работы двигателя;
  • перевод рычага управления силовым агрегатом на газ;
  • регулировка винта, отвечающего за качество смеси.
Читать еще:  Греется двигатель на холостых оборотах ваз 2107

Эта схема подходит для карбюраторов К-45, которые ставят на модели «Нева» МБ-1 и МБ-2.

Агрегаты малой сельхозтехники из Уфы также популярны у отечественных аграриев. Их ценят за высокое качество комплектующих, небольшую цену и бесперебойность в работе. На механизмы марки «Агро» ставится мощный двигатель УМЗ-341, работающий с однокамерным поплавковым карбюратором К-45Р.

Принцип работы дозирующего узла очень прост: при холостом ходу поступление бензина минимально, в рабочем режиме – питание согласно инструкции для поддержания работоспособности мотоблока. При неустойчивой работе двигателя необходимо настроить карбюратор:

  1. Запустить мотор и прогреть его в течение нескольких минут.
  2. Открутить винт, регулирующий обороты холостого хода, до состояния почти глохнущего двигателя.
  3. Закрутить винт, добившись стабильной работы мотора.
  4. Отрегулировать положение дроссельной заслонки, получив минимальный зазор между ней и корпусом дозирующего узла.
  5. При помощи изменения положения «винта качества» добиться максимальных оборотов ДВС.
  6. Снова отрегулировать позицию дроссельной заслонки.

Показателем исправности ДВС будет стабильная работа двигателя на холостом ходу и на рабочих оборотах.

МТЗ-09

Техника Минского тракторного завода ценится отечественными аграриями за стабильность в эксплуатации. Однако и она со временем тоже может давать сбой. Если в работе двигателя наметились неполадки, особенно, если агрегат долгое время простаивал, приходится настраивать карбюратор.

  1. Запустить двигатель и дождаться его полного прогрева.
  2. Вкрутить максимальный и минимальный газ-болты на максимум, а затем открутить их на полтора-два оборота.
  3. Перевести рычаг управления в режим XX (минимум оборотов) и проследить, чтобы мотор не заглох.
  4. При помощи винта малого газа отрегулировать холостые обороты. В двигателе при этом не должно быть посторонних шумов.
  5. Регулятором максимальной мощности выровнять предельную частоту вращения коленвала.
  6. При помощи топливных винтов настроить подачу горючего.
  7. После получения оптимальных показателей работы ДВС закрутить все винты.

Срок работы карбюратора совпадает с эксплуатационным ходом самого мотора. Настройка этого узла и его ТО позволяют продлить жизнь двигателю. Проведя наладку дозирующего узла, можно добиться стабильной работы техники и снизить потребление топлива.

5 Механические автоматические регуляторы частоты вращения

4 механические автоматические регуляторы частоты вращения

Автоматическим регулятором называется прибор, обеспечивающий автоматическое поддержание заданного значения регулируемого параметра двигателя с заданной точностью.

Элемент автоматического регулятора, измеряющий отклонение какого-либо регулируемого параметра двигателя от его значения в заданном режиме работы, называется чувствительным элементом. Если чувствительный элемент системой соединительных элементов непосредственно связан с органом управления двигателем, то регулятор называется регулятором прямого действия.

Автоматические регуляторы прямого действия в зависимости от типа чувствительного элемента можно подразделять на механические, пневматические, гидравлические и электрические (см. Главу 5). Каждый из этих регуляторов в зависимости от числа регулируемых режимов может быть однорежимным (прецизионным или предельным), двухрежимным или всережимным.

В автомобильных двигателях применяются также автоматические регуляторы непрямого действия. Такие регуляторы, кроме чувствительного элемента, содержат усилительный и вспомогательные элементы. Основными признаками классификации таких регуляторов являются регулируемый параметр и тип примененной обратной связи.

Ниже даны сведения о чувствительных элементах механических регуляторов, понятия об основных характеристиках, и представлены схематичные описания принципов работы регуляторов различных типов.

4.1 Чувствительные элементы и основные характеристики

Рекомендуемые файлы

Чувствительные элементы. Механические чувствительные элементы состоят из вращающихся грузов 2 (рис. 4.1), которые шарнирно укреплены на траверсе 7, кинематически связанной с коленчатым валом двигателя . Грузы лапками 5 опираются на муфту 8 через подшипник. Центробежные силы грузов 2 воспринимаются пружиной (пружинами) 3. Грузы механических чувствительных элементов имеют различные формы в зависимости от требуемой массы и размеров внутренней полости регуляторов.

Рис. 4.1 Схема механического чувствительного элемента (предельный регулятор). 1 – опорная тарелка; 2 – груз; 3 – пружина соосная с муфтой; 4 – ось поворота груза; 5 – лапка; 6 – валик регулятора; 7 – траверса; 8 – муфта; 9 – пружина; 10 — рычаг

Восстанавливающая сила. Восстанавливающей называется приведенная к оси движения муфты сила, направленная на восстановление положения муфты при невращающихся грузах. Такая сила создается в основном пружиной чувствительного элемента. Силы тяжести грузов, рычагов и муфты существенно меньше усилия пружины, поэтому в первом приближении ими можно пренебречь. При перемещении муфты 8 (рис. 4.1) на δz восстанавливающая сила Е равна силе упругости FA пружины 3. Если пружина не соосна с муфтой (например, пружина 9), то из условия равенства работ Eδz = FBδyB получим для восстанавливающей силы Е = FByBz).

Регуляторы прямого действия часто являются всережимными, причем всережимность обеспечивается изменением в процессе работы предварительной деформации пружины с помощью перемещения опорной тарелки 1 пружины 3 или точки С пружины 9. У таких всережимных механических чувствительных элементов деформация пружины в процессе работы складывается из предварительной деформации ∆ψ, устанавливаемой обслуживающим персоналом путем выбора положений тарелки 1 или точки С, и d — текущей деформации пружины, вызываемой перестановкой муфты. Например, усилие пружины 9 в этом случае определяется по формуле:

FB = b (∆ψ + d) (4.1)

где b — жесткость пружины. Тогда восстанавливающая сила будет:

Е = b (∆ψ + ∆d) (δувz) = ипb (∆ψ + ∆d), (4.2)

где ип = δyвz — передаточное отношение механизма, связывающего муфту с пружиной (рычагом ОВ). Текущая деформация пружины 9 связана с перемещением муфты соотношением d = unz, поэтому

Е = E + bпрz (4.3)

где Е = unb∆ψ -начальное значение восстанавливающей силы, определяемое предварительной деформацией пружины; bnp = unb — приведенная к муфте жесткость пружины.

Выбор нескольких предварительных деформаций ∆ψi пружины позволяет определить набор характеристик E = f(ψ, z) всережимного, чувствительного элемента (рис. 4.2).

Поддерживающая сила. В процессе работы регулятора появляются силы, которые перемещают муфту и в зависимости от значения регулируемого, параметра удерживают ее в некоторых промежуточных равновесных положениях. Приведенная к муфте сила, которая удерживает муфту в промежуточном положении равновесия, называется поддерживающей. Эта сила в механических чувствительных элементах является приведенной к муфте центробежной силой грузов.

Если r — расстояние от центра тяжести груза до оси вращения, тг — масса груза и ωр — угловая скорость груза, то его центробежная сила (см. рис. 4.1)

(4.4)

Преодолевая восстанавливающую силу Е, центробежные силы перемещают муфту чувствительного элемента вверх на δz, причем сами грузы удаляются от оси вращения по радиусу на расстояние δr. Воздействие центробежных сил Рv грузов на муфту можно заменить одной поддерживающей силой , приложенной к муфте и действующей по оси ее движения. Значение этой силы определяют из условия равенства работ центробежных сил грузов, перемещающихся в направлении действия силы Рv на δr, и искомой силы, перемещающейся на δz:

Читать еще:  Шевроле авео система запуска двигателя

(4.5)

где iг — число грузов чувствительного элемента; — коэффициент поддерживающей силы.

Как видно коэффициент А зависит от положения муфты, т. е. . Путем умножения каждого значения А на = const можно получить сетку характеристики поддерживающей силы при ряде ωр = const (рис 4.2). В некоторых случаях поддерживающая сила приводится к центру массы груза; тогда она обозначается . Условие равенства работ показывает, что , т.е. характеристика является прямой.

Статические характеристики механического чувствительного элемента. При работающем чувствительном элементе (ωр 0) его поддерживающая сила , преодолев восстанавливающую силу Е, удерживает муфту в некотором равновесном (установившемся) положении zо, определяемом условием:

(4.6)

Это условие называется уравнением статического равновесия муфты. С помощью таких уравнений определяют равновесные положения муфты zо в зависимости от значения регулируемого параметра ωр и строят статические характеристики (равновесные кривые) ωр = f(z) чувствительного элемента (или регулятора прямого действия). Для их построения необходимо зависимости Е = f(z) и = f(z) при ωр = const совместить на одном графике (рис. 4.2) и определить равновесные положения муфты zoi в виде абсцисс точек пересечения характеристик при известных значениях ωрi = const.

Рис. 4.2 Определение равновесных положений муфты zoi при различных угловых скоростях ωрi по характеристикам сил: ― поддерживающей; — — — восстанавливающей; ● – точки равновесия (E02, ωpi); z2i – равновесное положение муфты в точках равновесия.

Это позволит найти связь между равновесными положениями zoi муфты и соответствующими угловым скоростям ωрi и, следовательно, построить набор равновесных кривых чувствительного элемента ωр= f(z).

Фактор устойчивости регулятора. В процессе работы регулятора могут появиться импульсы сил, вызывающие отклонения муфты от положения равновесия. При таком восстанавливающая сила E оказывается меньше поддерживающей силы , в результате чего создается избыточная сила

Р = ()Е > 0 (4.7)

возвращающая муфту в исходное положение (по аналогии с фактором устойчивости двигателя, см. формулу (1.5). При отклонении муфты в противоположном направлении восстанавливающая сила Е становится больше поддерживающей , в результате чего избыточная сила

Р = ()Е

Что такое регулятор оборотов?

Определение

Регуляторы оборотов — в англоязычном сообществе называются — Electric Speed Controller (электронный контроллер скорости) или сокращенно — ESC. Основная задача ESC – передача энергии от аккумулятора к бесколлекторному мотору. Потребность в их применении возникла вследствие некоторых особенностей БК — мотора. Вкратце говоря, аккумулятор отдает постоянный ток, а бесколлекторный мотор принимает трехфазный переменный ток.

Принцип работы

Связь с остальными компонентами мультикоптера.

На вход ESC подается напряжение с аккумулятора и сигналы от полетного контроллера, а на выход регулятор отдает управляющее напряжение для привода. Соответственно регулятор должен обеспечивать:

  1. Совместимость с полетным контроллером.
  2. Максимальный ток для мотора (рассчитывается из спецификаций мотора и пропеллера) плюс 20 – 30%.
  3. Потребление тока меньше, чем ток, отдаваемый аккумулятором поделенный на количество ESC.

*Простейшая схема подключения.

Какие регуляторы бывают?

BEC и UBEC

Дополнительно к основной функции, регуляторы оборотов могут так же передавать питание к другим узлам дрона: полетному контроллеру, сервоприводам и так далее. Это достигается внедрением в регулятор блока исключения батареи — Battery Eliminator Circuit (далее как — BEC).

Использование BEC значительно упрощает конструкцию дрона, однако такая схема обладает рядом минусов. Блок исключения батареи может перегреваться при больших перепадах напряжения и больших нагрузках. К тому же регуляторы оборотов с BEC, как правило, стоят дороже, чем регуляторы без блока.

Согласитесь, логичнее и дешевле было бы сделать отдельно ESC и отдельно один BEC. Такое решение есть и называется оно универсальный блок исключения батареи (Universal Battery Eliminator Circuit, далее как — UBEC).

Преимущества UBEC

UBEC — подключается напрямую к аккумулятору и питает нужный узел дрона. Преимущества такого подхода весьма существенны:

  1. Регуляторы оборотов будут меньше перегреваться, поскольку из них будет исключен BEC
  2. UBEC обладают большим коэффициентом полезного действия
  3. Следовательно из предыдущих двух пунктов UBEC способен отдавать больший ток с меньшим риском
  4. Отсутствие переплаты за несколько лишних BEC, располагающихся в ESС. Для некоторых полетных контроллеров крайне не рекомендуется подключать больше одного ESC BEC
  5. Меньший вес регуляторов

Виды BEC и их преимущества

BEC бывают двух видов: линейные (LBEC) и импульсные (SBEC).

  1. Линейный преобразует энергию в тепло, а при перегреве отключается. Что может приводить к неприятным результатам: в лучшем случае коптер не сможет взлететь, а в худшем — неконтролируемое падение. В связи с чем стал применяться в сборке с сервоприводами, которые в свою очередь не потребляют много тока, не позволяя блоку перегреваться.
  2. Импульсный регулирует напряжение быстрым включением и выключением питания, такой подход исключил перегрев, повысил выходную мощность, и позволил достигать КПД 90%, а также импульсные BEC выигрывают у линейных в весе. Возникающие в цепи помехи, которые отрицательно сказываются на работе радио аппаратуры, исключаются добавлением LC — фильтра.

Учитывая то, что многие производители устанавливают на свои UBECLC фильтры (а, если фильтра все-таки нет, то его можно дешево купить и легко установить), профессионалы используют в своих коптерах именно регуляторы SBEC.

Программное обеспечение ESC

Поскольку регулятор оборотов выполняет некоторые преобразования с высокой частотой и может быть настроен на различные режимы работы для него пишут отдельный софт, называемый прошивкой. Это позволяет исправлять прошлые ошибки в алгоритмах управления, создавать более совершенные прошивки (и тем самым, например, уменьшать расходы аккумулятора на среднем газу) и производить гибкие настройки. В коптерах известных компаний типа DJI смена ПО регулятора происходит автоматически при помощи полетного контроллера.

Внимание! Перезапись ПО для регуляторов скорости может повлечь за собой поломки дрона различного характера, а так же снятие с гарантийного обслуживания! Помните, что вы делаете это на свой страх и риск!

Как сменить ПО?

Сменить программное обеспечение регулятора можно несколькими способами:

  1. Используя специальную плату управления
  2. Используя полетный контроллер
  3. Используя ASP программатор

Третий вариант проще и в настоящее время активно внедряется в новые модели.

Выбор регулятора оборотов

Исходя из всего вышеперечисленного, можно выделить особые критерии выбора регулятора оборотов для дрона:

  1. Совместимость с полетным контроллером. Полетный контроллер должен поддерживать BEC и прошивку ESC.
  2. Совместимость со спецификациями мотора и аккумулятора.
  3. Наличие или отсутствие BEС и его тип (LBEC или SBEC).
  4. Теплоотвод и герметичность.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector