Terminologie řízení motorů a technologie brzdění

-- 25.04.10 21:35

Existují rozdíly mezi servomotory a servozesilovači? Jaké jsou druhy strategií brzdění motorů? „Zabrzděte“ na chvíli a přečtěte si o motorech.

V tomto vydání sloupku Zpět k základům se na bázi blogu AskControl Engineering podíváme na terminologii řízení motorů a technologie brzdění motorů.

Terminologie řízení motorů

Zesilovač, střídač, pohon s regulovatelnými otáčkami (Adjustable-Speed Drive – ASD) a frekvenční měnič (Variable Frequency Drive – VFD) jsou všechno termíny obecně používané pro řídicí prvek motoru nebo pro regulátor pohybu, který kromě jiných funkcí nastavuje rychlost otáčení motoru. Tak jako u mnoha pojmů se jejich definice mohou překrývat a lidé je ne vždy dostatečně rozlišují. Konzultant časopisu Control Engineering a odborník na pohony elektromotorů Frank Bartos vysvětluje:

• Pojmy „servopohon“ a „servozesilovač“ se často zaměňují. Myslím však, že přednost by měl mít pojem pohon, protože zahrnuje mnoho prvků, které zajišťují pohon elektromotoru. Zesilovač je obecnější pojem pro pohon, protože zesilovač je jen jedním prvkem celku.

• Servopohon znamená napájecí sekci motoru, řídicí prvky a elektroniku, nikoli servomotor.

• Frekvenční měnič (Variable Frequency Drive – VFD) je řídicí prvek motoru pro pohon střídavým proudem, kterému se také říká pohon s regulovatelnými otáčkami pro střídavý proud.

• Pro celý měnič VFD se také často používá pojem střídač, i když jde jen o jednu část pohonu společně s usměrňovačem a stejnosměrným meziobvodem.

Technologie brzdění motoru

Brzdění motorem je velmi užitečným způsobem, jak vyvinout odpor na zátěž bez opotřebení součástí (jako jsou brzdové čelisti nebo obložení). Tradičním přístupem bylo zapojit motor pohánějící zátěž tak, aby jej bylo možné při nutnosti brzdění proměnit v generátor. Tím se na otáčení vyvine odpor a chod se zpomalí.

Dynamické brzdění odebírá proud generovaný motorem v režimu brzdění a předává jej do brzdného rezistoru (skupiny rezistorů). Výše odporu určuje brzdnou sílu, takže ji lze pečlivě řídit od velmi lehkého působení až po 150 % nominálního krouticího momentu. Rotační energie se rozptýlí jako teplo v rezistorech. Tento přístup byl velmi populární u dieselelektrických lokomotiv a dnes se řadí k těm nejranějším modelům. I když dynamické brzdění funguje dobře, vyžaduje doplnění skupiny rezistorů a technologie odebírání tepla, což jsou zařízení navíc.

Rekuperační brzdění je podobné a elektřinu odevzdává zpět do místní elektrické sítě nebo do akumulátorů. Tento přístup využívá vůz Toyota Prius, který při sjíždění z kopce dokáže dobíjet baterie. Stále častější používání frekvenčních měničů vytvořilo další alternativy, které lze realizovat pomocí softwaru, bez nutnosti dalšího zařízení. Jednou z těchto metod je brzdění stejnosměrným proudem (dc injection braking), jež se však používá jen k tomu, aby udrželo v klidu motor, který již byl zastaven.

Brzdění skluzem větším než 1 pomáhá zastavit otáčení snižováním frekvence statoru pod rychlost otáčení. Negativní skluz pak motor zastavuje. Motor absorbuje většinu generované energie jako teplo a nepředává ji zpět do pohonu, jako je tomu v případě rekuperačního brzdění. Rovněž nevyžaduje vyztužení motoru, aby vydržel přetížení. Brzdění skluzem větším než 1 neposkytuje možnost tak jemného řízení jako dynamické brzdění. Jeho příliš časté používání by mohlo motor spálit, takže je rozumné používat je jen občas. Protože jediné, co vyžaduje, je software, může být ekonomicky velmi výhodnou alternativou.

ce

Autor: Mark T. Hoske, Control Engineering