Продолжаю тему «инвертор». Это одиннадцатая статья.
Ну наконец-то! Есть ШИМ! И будем сегодня управлять электродвигателем постоянного тока.
А где он есть? Ну, например, это двигатель вентилятора климат-контроля автомобиля.
Полагаю, всем понятно – для чего нужно изменять скорость вращения этого двигателя.
Но сначала – о том, а как вообще можно изменять скорость вращения двигателя постоянного тока?
Тогда немного теории.
Кто забыл – читаем внимательно.
Рис 11.1
Это, конечно, не тот двигатель, который в вашем авто. Но эта детская/школьная модель позволит вспомнить и конструкцию, и принцип работы двигателя постоянного тока.
Если коротко – двигатель состоит из неподвижной части, которая называется «статор» и вращающейся части, которая называется «ротор» (не кидайтесь камнями! Минутку!). но так уж сложилось исторически, что вращающаяся часть двигателя постоянного тока называется «якорь».
Статор может иметь свою обмотку, которая создает магнитное поле, а может быть выполнен в виде постоянных магнитов.
На роторе (якоре) имеется обмотка, которая подключается к источнику напряжения, и по ней протекает ток. Этот ток взаимодействует с магнитным полем статора, в результате чего возникает вращающий момент и ротор/якорь начинает вращаться… Ну а дальше – дело, как говорится техники: на этот вал ротора/якоря можно посадить вентилятор климат-контроля, щетки стеклоочистителя, да что хотите, даже привод робота-пылесоса, или колесо электросамоката!
Кто помнит школьный курс физики (а кто не помнит – приходите ко мне, поговорим) понимает, что я буду писать дальше…
Как можно изменять скорость вращения? Либо изменяйте магнитный поток, либо силу тока в обмотке якоря, что можно делать изменением или сопротивления в цепи обмотки якоря, либо, внимание! – напряжением на обмотке якоря. И вот это и есть то, куда мы сегодня идем.
Да, 50-60 лет назад скорость вращения вентилятора печки в Жигулях, Москвичах и других автомобилях регулировалась именно включением сопротивления в цепь обмотки якоря. (В то время не думали о потерях в каких-то там регулировочных сопротивлениях)
Вот схема реостатного регулирования:
Рис 11.2
А сейчас?
А сейчас она - наша долгожданная ШИМ – Широтно Импульсная Модуляция позволяет решить проблему за счет регулирования напряжения на обмотке якоря двигателя.
Рис 11.3
Но сначала еще чуть-чуть теории, а именно – рассмотрим механическую характеристику двигателя постоянного тока.
Вот она.
Рис 11.4
Не буду утомлять вас теорией этих характеристик, тут все просто: каждая характеристики соответствует своему напряжения, поэтому при одной и той же нагрузке Мн можно получить разные скорости вращения:
При напряжении U1 – n1,
При напряжении U2 – n2,
При напряжении U3 – n3,
И, вспомним десятую статью – за счет ШИМ можно получить любое напряжение на двигателе, не изменяя напряжение питания и, очень важно! – без потерь (не считая потерь в схеме ШИМ, но они ничтожны по сравнению с потерями в реостатах).
И вот результат:
Рис 11.5
Напряжение питания остается прежним – красная линия.
Напряжение на двигателе меняется в зависимости от ширины импульса - зеленая линия.
Ну, пожалуй, на сегодня достаточно.
В следующих статьях займемся частотой переменного тока.
А пока ищем дома приборы с надписью «Inverter»