מעגל בקר מהירות מנוע מומנט קבוע

ההודעה מסבירה בקרת מנוע DC הכוללת פיצוי מומנט קבוע המאפשר למנוע לפעול במהירות עקבית ללא קשר לעומס עליו.

חסרון של בקרי מהירות רגילים

חסרון אחד של רוב בקרי מהירות פשוטים האם הם מספקים למנוע רק מתח קבוע קבוע מראש. כתוצאה מהירות לא נשארת קבועה ומשתנה עם העומס על המנוע, בגלל היעדר פיצוי מומנט.

לדוגמא ברכבת מודל, עם בקרים פשוטים מהירות הרכבת פוחתת בהדרגה בשיפועי הטיפוס ומואצת תוך כדי ירידה.

מכאן שלרכבי הדגם התאמת בקרת הסיר כדי לשמור על מהירות המנוע שנבחרה גם כן חורגת בהתאם לעומס שהמנוע מושך בו.

מעגל בקרת המהירות המומנטית המומנטית הקבועה המוסבר במאמר זה נפטר מבעיה זו על ידי מעקב אחר מהירות המנוע ושמירה על קבוע להגדרת בקרה קבועה מראש, לא משנה מה העומס על המנוע.

המעגל יכול להיות מיושם ברוב הדגמים המשתמשים במנוע מגנט קבוע DC.

חישוב גורם EMF האחורי

המתח על גבי מסופי המנוע מורכב מכמה גורמים, האחורי e.m.f. מיוצר על ידי המנוע, והמתח ירד על פני התנגדות האבזור.

הגב e.m.f. שנוצר על ידי סלילת המנוע הוא בדרך כלל פרופורציונאלי למהירות המנוע, מה שאומר שניתן יהיה לפקח על מהירות המנוע על ידי מדידת תוכן emf זה בחזרה. אבל, הנושא העיקרי הוא לבודד ולגלות את הגב e.m.f. ממתח התנגדות האבזור.

אם נניח שנגד נפרד מחובר בסדרה עם המנוע ואז, בהתחשב בכך שזרם יחיד משותף עובר דרך הנגד הזה וגם דרך התנגדות האבזור, ירידת המתח על פני שני נגדי הסדרה יכולה בהחלט להיות שווה לירידה על פני התנגדות האבזור.

למעשה, ניתן להניח שכאשר שני ערכי ההתנגדות הללו זהים, אזי שני מתח המתח בכל אחד מהנגדים יהיו דומים. עם נתונים אלה, ייתכן שניתן יהיה לנכות את ירידת המתח של R3 ממתח המנוע, ולקבל את ערך ה- e.m.f הנדרש לעיבוד.

עיבוד EMF חזרה למומנט קבוע

המעגל המוצע עוקב ברציפות אחר הגב e.m.f. ובהתאם לכך מווסת את זרם המנוע כדי להבטיח, עבור הגדרת בקרת סיר שהוקצה, הגב האחורי, יחד עם מהירות המנוע נשמר במומנט קבוע.

כדי להיות קל יותר לתיאור המעגל, ההערכה היא כי P2 מותאם ומוחזק למצב המרכזי, והנגד R3 נבחר כשווה ערך לערך ההתנגדות של אבזור המנוע.

חישוב מתח המנוע

ניתן לחשב את מתח המנוע על ידי הוספת הגב e.m.f. Va עם המתח שנפל על פני ההתנגדות הפנימית של המנוע Vr.

בהתחשב בכך ש- R3 מוריד מתח Vr, מתח המוצא Vo יהיה שווה ל- Va + 2 V.

המתח בכניסה ההפוכה (-) של IC1 יהיה Va + Vr, וכי בקלט שאינו הופך (+) יהיה Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2

מכיוון ששני גודל המתח הנ'ל אמורים להיות שווים, אנו מארגנים את המשוואה הנ'ל כ:

Va + Vr = Vi + (Va + 2Vr - Vi) / 2

פשטת משוואה זו מספקת Va = Vi.

המשוואה לעיל מציינת כי הגב e.m.f. של המנוע מוחזק באופן עקבי באותה רמה כמו מתח הבקרה. זה מאפשר למנוע לעבוד במהירות ומומנט קבועים לכל הגדרה שצוינה להתאמת מהירות P1.

P2 כלול כדי לפצות את רמת ההפרש שעשויה להתקיים בין התנגדות R3 לבין התנגדות האבזור. היא מבצעת זאת על ידי התאמת גודל המשוב החיובי על מגבר הקלט שאינו הופך.

מגבר ה- LM3140 מגדיל בעצם את המתח שפותח על גבי אבזור המנוע עם שווה-הרווח האחורית על פני המנוע ומווסת את פוטנציאל הבסיס של T1 2N3055.

T1 מוגדר כ- חסיד פולט מווסת את מהירות המנוע בהתאם לפוטנציאל הבסיס שלו. זה מגביר את המתח על פני המנוע כאשר מגבר הגיבוי מזוהה emf גב גבוה יותר, וכתוצאה מכך עולה מהירות המנוע, ולהיפך.

T1 צריך להיות מותקן מעל גוף קירור מתאים לתפקוד תקין.

כיצד להגדיר את המעגל

הגדרת מעגל הבקר המהיר של המנוע המומנט הקבוע נעשית על ידי התאמת P2 עם המנוע בעומס משתנה עד שהמנוע משיג מומנט קבוע ללא קשר לתנאי הטעינה.

כאשר המעגל מוחל על רכבות מודל, יש לנקוט בזהירות שלא לפנות את P2 יותר מדי לכיוון P1, מה שעלול לגרום להאטת הרכבת המודלית, ולהפך אסור להפנות את P2 יותר מדי בכיוון ההפוך, מה שעלול לגרום מהירות הרכבת למעשה הולכת ומהירה יותר תוך כדי טיפוס בשיפוע בעלייה.