مقدمة إلى ثلاث طرق للتحكم في الملف لموصلات التيار المستمر

مقدمة إلى الأنواع الثلاثة بناءً على طرق التحكم في الملف الخاصة بها: التحكم في الملف المفرد، والتحكم في الملف المزدوج، والتحكم في اللوحة الموفرة للطاقة (أي لوحة تحكم PWM + التحكم في الملف المفرد). تقارن هذه المقالة الهيكل، ومبدأ العمل، وخصائص استهلاك الطاقة لموصلات التيار المستمر مع طرق التحكم أحادية الملف، والملف المزدوج، وPWM، وتحلل مزاياها وعيوبها وقابلية تطبيقها.

تشتمل المكونات الرئيسية لموصل DC أحادي الملف على ملف واحد وآلية إعادة ضبط الزنبرك ونظام الاتصال. مبدأ عمله هو أنه عندما يتم تنشيط الملف بشكل مستمر، يتم إنشاء مجال مغناطيسي، مما يؤدي إلى تحرك عضو الإنتاج للأعلى، مما يجعل جهة الاتصال المتحركة قريبة من جهة الاتصال الثابتة، ويتم توصيل جهة الاتصال المفتوحة عادة. عندما يتم إلغاء تنشيط الملف، تختفي قوة الشفط الكهرومغناطيسية، مما يتسبب في عودة جهة الاتصال المتحركة إلى موضعها الأصلي، بحيث يتم فصل جهة الاتصال المفتوحة عادة.

باعتبارها مكونًا أساسيًا لأنظمة التحكم في الطاقة، فإن أداء واستهلاك الطاقة لموصلات التيار المستمر يؤثر بشكل مباشر على كفاءة النظام. بشكل عام، يمكن تصنيف موصلات التيار المستمر سليمة مع جهة الاتصال الثابتة. عند انقطاع التيار الكهربائي، تتم إعادة ضبط الزنبرك، ويتم فصل نقاط الاتصال المتحركة والثابتة. العيوب الرئيسية لموصلات DC أحادية الملف هي كما يلي:

① بشكل عام، استهلاك الطاقة مرتفع نسبيًا، أي P = I⊃2؛ * R (مع التشغيل الحالي الكامل I = Us / R)، وبالتالي فإن ارتفاع درجة حرارة الملف لموصل DC أحادي الملف عادة ما يكون الأعلى.

② عندما يتم إلغاء تنشيط دائرة التحكم في الملف لموصل DC أحادي الملف، يتم إنشاء قوة دافعة كهربائية عكسية كبيرة. بالنسبة لموصلات التيار المستمر ذات جهد التحكم 12 فولت تيار مستمر أو 24 فولت تيار مستمر، سيتم توليد مئات فولت من الجهد العكسي في لحظة إلغاء تنشيط الملف. الحل الشائع هو موازنة الصمام الثنائي الحر في دائرة التحكم في الملف (تؤدي هذه الطريقة عادةً إلى وقت تحرير أطول لجهات الاتصال الرئيسية عندما يتم إلغاء تنشيط موصل التيار المستمر، لذلك غالبًا ما يتم استخدام الصمام الثنائي TVS أو الصمام الثنائي الحر على التوالي مع صمام ثنائي زينر بالتوازي مع دائرة التحكم في الملف).

③ نطاق جهد التشغيل للملف (نحن) صغير، بشكل عام 85% Ue إلى 110% Ue (يمثل Ue جهد التشغيل المقدر للمنتج).
تتمثل المزايا الرئيسية لموصلات التيار المباشر أحادية الملف في انخفاض تكلفة التصنيع والمقاومة القوية للتداخل الكهرومغناطيسي (EMC).

يتكون الهيكل الرئيسي لموصل DC مزدوج الملف من ملف بدء (تيار مرتفع)، وملف تثبيت (تيار منخفض)، ولوحة تحكم في تبديل الدائرة، وآلية إعادة ضبط الزنبرك، ونظام اتصال. مبدأ عمله هو أنه عندما يتم تشغيل الملف في البداية، يتم توصيل ملف البداية وملف التثبيت بالتوازي ويتم تنشيطهما في وقت واحد، مما يولد مجالًا كهرومغناطيسيًا قويًا لتوفير قوة كهرومغناطيسية أولية كافية، والتي تستمر لمدة 130 مللي ثانية تقريبًا. بعد ذلك، تقوم لوحة التحكم بتبديل الدائرة بقطع ملف التشغيل، مما يترك فقط ملف التثبيت للعمل بشكل مستمر، مما يوفر مجالًا مغناطيسيًا مناسبًا للحفاظ على حالة الإغلاق الطبيعية للمنتج. العيوب الرئيسية لموصل DC مزدوج الملف هي كما يلي:

① طاقة البدء عالية نسبيًا، ويشار إليها بـ P_start، وبالتالي تتطلب مصدر طاقة بسعة عالية.
② تكلفة تصنيع موصل DC مزدوج الملف مرتفعة نسبيًا، ويرجع ذلك أساسًا إلى تعقيد عملية تجميع الملف وإضافة لوحة التحكم بتبديل الدائرة.
③ نطاق جهد التشغيل للملفات (U_s) صغير، ويتراوح عادة من 85% U_e إلى 110% U_e (يمثل U_e جهد التشغيل المقدر للمنتج).
الميزة الرئيسية لموصل DC مزدوج الملف هو أن استهلاك الطاقة أثناء التشغيل المستمر للملفات منخفض، ويشار إليه بـ P_hold، ولا يوجد جهد عكسي كبير متولد (والذي تم إخماده بواسطة لوحة التحكم في تبديل الدائرة).

تشتمل المكونات الهيكلية الرئيسية لموصل DC للوحة الموفرة للطاقة على ملف واحد، ولوحة تحكم دائرة PWM، وآلية إعادة ضبط الزنبرك، ونظام الاتصال. مبدأ عمله هو أنه خلال مرحلة البدء، يتم تشغيل الملف بالجهد الكامل (تستمر مرحلة البدء حوالي 130 مللي ثانية)، وخلال مرحلة التثبيت، يتم تقليل التيار عن طريق ضبط دورة العمل لمخرج الجهد (تعديل عرض النبض PWM). العيوب الرئيسية لموصل DC للوحة الموفرة للطاقة هي كما يلي:

① يكون استهلاك طاقة بدء التشغيل مرتفعًا بشكل عام، أي Pstart (أثناء مرحلة بدء التشغيل)، وبالتالي فإن طاقة إمداد الطاقة المطلوبة للاستخدام كبيرة نسبيًا.
② تكلفة تصنيع موصل DC للوحة الموفرة للطاقة مرتفعة نسبيًا، ويرجع ذلك أساسًا إلى المعالجة المعقدة لتجميع الملف وإضافة لوحة التحكم الموفرة للطاقة.
③ القدرة على مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي (EMC) ضعيفة، ويرجع ذلك أساسًا إلى وجود العديد من الدوائر المتكاملة الجديدة على لوحة التحكم الموفرة للطاقة وتعتمد على التحكم في البرنامج.

تتمثل المزايا الرئيسية لموصل DC للوحة الموفرة للطاقة في أن استهلاك طاقة العمل المستمر للمنتج منخفض للغاية، أي أن ارتفاع درجة حرارة الملف منخفض، ونطاق جهد العمل للملف واسع، ولا يوجد جهد عكسي كبير متولد (والذي تم إخماده بواسطة لوحة التحكم الموفرة للطاقة).

باختصار، يتم تلخيص الاختلافات بين طرق التحكم الثلاثة المختلفة في الملف لموصلات التيار المستمر في الجدول التالي،

	ملف واحد	ملف مزدوج	مجلس توفير الطاقة
البدء الحالي	قليل	عالي	عالي
الحفاظ على التيار	كبير	قليل	قليل
الحفاظ على القوة الكهرومغناطيسية	دون تغيير	تصبح أصغر	دون تغيير
نطاق جهد تشغيل الملف	85%-110% الولايات المتحدة	85%-110% الولايات المتحدة	宽电压
ارتفاع درجة حرارة الملف	عالي	قليل	قليل
قطبية الملف	غير قطبية	قطبية	قطبية
القوة الدافعة الكهربائية العكسية	نعم	لا	لا