Размещено на http://www.allbest.ru/

4

АНОТАЦІЯ

безконтактний двигун електропривод

У магістерській кваліфікаційній роботі зроблено огляд будови і принципу дії безконтактного двигуна постійного струму як елемента автоматизованого електроприводу. Проведено аналіз існуючих систем керування безконтактними двигунами постійного струму, зокрема, розглянуто способи давачевого і бездавачевого керування.

Здійснено вибір оптимального способу безконтактного керування за допомогою мікроконтролера та запропоновано практичну реалізацію завадо-стійкої мікроконтролерної системи керування безконтактним двигуном постійного струму на основі комбінаційної логіки.

Для синтезу дискретної системи керування на базі мікроконтролера зроблено огляд методів синтезу цифрових систем.

ПЕРЕЛІК ВЖИТИХ СКОРОЧЕНЬ

БД- безконтактний двигун

БДПС- безконтактний двигун постійного струму

ВД- вентильний двигун

ДПР- давач положення ротора

ЕМП- електромеханічний перетворювач

ЕРС- електрорушійна сила

ККД- коефіцієнт корисної дії

МК- мікроконтролер

МП- мікропроцесор

НС- намагнічуюча сила

ОП- операційний підсилювач

ПФ- передавальна функція

САК (САР)- система автоматичного керування (регулювання)

СД- синхронний двигун

ЦАП- цифро-аналоговий перетворювач

ЦВП- цифровий вимірювальний пристрій

ЦОМ- цифрова обчислювальна машина

ШІМ- широтно-імпульсна модуляція

ВСТУП

У наш час широкого застосування набув регульований електропривід, адже його використання сприяє вирішенню задач із забезпечення оптимальних режимів роботи механізмів, зниженню собівартості та підви-щенню якості продукції, що випускається, зростанню продуктивності праці, підвищенню ефективності використання енергії, надійності та терміну служби устаткування. Новаторством у сфері регульованого електроприводу є вико-ристання безконтактних двигунів, оскільки вони мають ряд суттєвих переваг:

ь Відсутність ковзаючих електричних контактів, що істотно підвищує ресурс і надійність у порівнянні з електродвигунами постійного струму або асинхронними з явно вираженою обмоткою на роторі.

ь Високі експлуатаційні показники: ККД вище 90% і сos ц вище 0,95 (у асинхронних електродвигунів ККД є меншим за 86% і сos ц не перевищує 0,86).

ь Можливість регулювання частоти обертання за різними законами.

ь Низький перегрів електродвигуна, що особливо важливо при роботі в нестандартних режимах з можливими перевантаженнями.

ь Незначні зміни ККД і сos ц за зміни навантаження двигуна і при коливаннях напруги мережі.

ь Мінімальне значення струмів неробочого ходу і робочих струмів, що дозволяє точно вимірювати навантаження на привід і оптимізувати режим роботи.

ь Більший термін служби через зростання ресурсу ізоляційних мате-ріалів, оскільки двигуни працюють за нижчих температур.

ь Збільшення ресурсу електродвигуна і всього агрегату за рахунок можливості оптимізації режимів роботи за швидкістю та навантаженням.

ь Забезпечення вибухобезпечності.

Сучасні цифрові сигнальні процесори, напівпровідникові прилади, високоенергетичні магніти на основі сплавів рідкоземельних металів дозволяють створити малопотужний низькошвидкісний електропривод на основі безконтактного двигуна з компактною цифровою системою керування.

Актуальність роботи полягає в орієнтації на створення електроприводу на основі безконтактного двигуна постійного струму, який керується мікро-контролером (МК) і є найбільш перспективним з точки зору експлуатаційних, енергетичних, динамічних характеристик, необхідних для функціонування певного технологічного комплексу.

Приводи, які керовані за допомогою мікроконтролерів, мають низку переваг:

ь удосконалення функціонування - цифрове керування додає інтелектуальні замкнуті контури, контроль несправностей і здатність до взаємодії з іншими системами;

ь збільшення енергетичної ефективності системи - регулювання швидкості знижує втрати потужності в двигунах;

ь простота оновлення програмного забезпечення - системи на базі мікроконтролерів з флеш-пам'яттю можуть швидко змінювати за необхідності свій алгоритм і регульовані змінні;

ь спрощення електромеханічного перетворення енергії - регульовані приводи дозволяють усунути необхідність у трансмісіях, коробках передач, редукторах.

Обставиною, що спонукає до розробки мікроконтролерної системи керування безконтактними двигунами постійного струму (БДПС) є низка причин:

· недостатня гнучкість систем зі спеціалізованими мікроконтролерами і необхідність досить прискіпливого налагодження системи під кожен окремий тип БД для повного використання за потужністю і діапазоном регулювання швидкості;

· припинення випуску провідними фірмами-виробниками (такими, як Allegro, Fairchild, Philips, Motorola, Hitachi тощо) спеціалізованих мікроконтролерів для керування двигунами такого типу і рекомендації від виробників переходу на мікроконтролерне керування БДПС;

· закритість сучасних розробок і алгоритмів керування фірмами-виробниками, оскільки така система є джерелом прибутку і прихо-вується від конкурентів.

Одним з основних недоліків мікроконтролерних систем керування є їхня вразливість до зовнішніх завад, які призводять до помилок в алгоритмі керування внаслідок зміни послідовності команд чи їх неправильного виконання. Ускладнює проблему непередбачуваність поведінки системи в такому випадку, оскільки наперед невідомо, з якого місця відбудеться "перестрибування" на іншу команду і на яку саме.

Отже, задача розробки завадостійкої мікроконтролерної системи керування безконтактними двигунами постійного струму є потрібною та актуальною.

РОЗДІЛ 1 .ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

1.1 Будова та принцип роботи безконтактного двигуна

Двигуни постійного струму широко використовуються в промисловості. Вони мають одну значну перевагу - можливість широко і плавно регулювати швидкість обертання. Однак, мають також істотний недолік, обумовлений щітково-колекторним вузлом. У результаті праці інженерів та науковців було створено двигун постійного струму без щітково-колекторного вузла, який отримав назву безконтактний двигун постійного струму або вентильний електродвигун.

Безконтактні двигуни постійного струму (БДПС) - один з типів двигунів, що швидко набувають популярності. У наш час БДПС використовуються в промисловості, а саме: приладобудуванні, космічній, автомобільній, медичній галузях і контрольно-вимірювальній апаратурі.

Як вже згадувалося вище, БДПС не використовують щітки для комутації, тому мають багато переваг перед щітковими електродвигунами постійного струму і асинхронними двигунами (АД).

БДПС належать до синхронних двигунів (СД). Це означає, що частота обертання магнітного поля, яке створюється статором і ротором є однаковою. У результаті у БДПС відсутнє "ковзання", яке зазвичай спостерігається в асинхронних двигунах.

Безконтактні двигуни постійного струму складаються з трьох елементів (рис. 1.1):

1) безконтактного двигуна з m-фазною обмоткою на статорі і збудженим ротором, зазвичай, з постійними магнітами;

2) давача положення ротора (ДПР), виконаного в одному корпусі з двигуном і призначеного для вироблення сигналів керування моментами часу і послідовністю комутації струмів в обмотках статора;

3) комутатора, що здійснює за сигналами ДПР комутацію струмів в обмотках статора.

Рис. 1.1. Структурна схема безконтактного двигуна постійного струму

Безконтактні двигуни за конфігурацією обмоток статора бувають однофазними, двофазними і трифазними. Найбільш широкого застосовуються трифазні безконтактні двигуни.

Статор безконтактних двигунів складається з набраної сталі шихтованої конструкції. Обмотка статора розміщена у пазах, які вирізані вздовж осі по внутрішньому краю (як показано на рис. 1.2). Статор БД подібний до статора асинхронного двигуна, але обмотки розподілені іншим чином.

Існує два типи виконання обмоток статора: трапецієвидне і синусоїдне. Це розходження створюється на основі об'єднання витків в обмотки статора для створення різних типів зворотної електрорушійної сили (ЕРС).

Трапецієвидний двигун створює зворотну електрорушійну силу трапе-цієвидної форми, а у синусоїдальних двигунів зворотна ЕРС є синусоїдною, як показано на рис. 1.3.



Рис. 1.2. Статор безконтактного двигуна

На додаток до зворотної електрорушійної сили, фазний електричний струм також змінюється трапецієподібно і синусоїдально у відповідних типів двигунів. Обертовий момент на виході синусоїдального двигуна є більш плавним, ніж у трапецієвидного двигуна[1]. Однак, це створює додаткову вартість, тому що синусоїдні двигуни потребують додаткового з'єднання обмоток, а оскільки витки розташовані по периферії статора, таким чином збільшується кількість міді, що входить до обмотки статора.

У залежності від потужності джерела живлення, можна вибрати двигун з максимально допустимою напругою статора. Двигуни на 48 В або меншим розрахунковим рівнем напруги використовуються в автомобілях, робототехніці, для забезпечення невеликих переміщень і т. д. Двигуни на 100 В або з більшим рівнем напруги використовуються в приладах автоматики.

Ротор БДПС виготовляється з постійних магнітів і може мати від двох і більше пар полюсів з чергуванням північного (N) і південного (S) полюсів.

Для виготовлення ротора використовують матеріали, які б забезпечували необхідну щільність магнітного поля.



Рис. 1.3.Трапецієвидна форма напруги зворотної ЕРС

Рис. 1.4. Синусоїдна форма напруги зворотної ЕРС

Традиційно використовуються феритові магніти для виготовлення постійних магнітів. З розвитком новітніх технологій отримують популярність магніти на основі рідкоземельних сплавів. Феритові магніти дешевші, але їм властивий недолік у вигляді низького рівня магнітної індукції. У той же час, матеріал сплаву має високий рівень магнітної індукції і дає змогу зменшити ротор для забезпечення того ж самого обертового моменту. Також магніти на основі сплавів покращують масогабаритні властивості, що дає змогу одержати більш високий обертовий момент для того ж розміру двигуна, що й на основі феритових магнітів.

Прикладами сплавів рідкоземельних магнітів є неодим (Nd), кобальт самарію (SmCo) і сплав неодиму, фериту і бору (NdFeB). Ведуться постійні дослідження спрямовані на поліпшення магнітної індукції для подальшого зменшення розміру ротора [2]. На рис. 1.5 показані поперечні перетини ротора з різним розташуванням магнітів на роторі.



Рис. 1.5. Поперечні перетини ротора

Щітково-колекторний вузол у безконтактних двигунах (рис. 1.6) замінено напівпровідниковим перетворювачем (НП) - інвертором, який керується сигналами від давача положення ротора (ДПР).

Електромеханічний перетворювач (ЕМП), на відміну від звичайних колекторних двигунів постійного струму, має нерухому обмотку якоря й обертову систему збудження (полюси). По суті, вентильний двигун є синхронною машиною, частота струму в обмотках якого є функцією положення ротора.

Рис. 1.6. Принципова схема вентильного двигуна

Для розуміння можливостей, які лежать в основі процесів створення знакопостійного електромагнітного моменту вентильного двигуна за будь-якого положення його ротора, розглянемо спочатку схему оберненого колекторного двигуна (рис. 1.7, а).



Рис. 1.7. Колекторний двигун оберненої конструкції (а) та його безконтактний аналог (б)

На цій схемі якірна обмотка 1 і система колекторних пластин 2 нерухомі й розміщені на статорі двигуна. Індуктор двигуна - постійний магніт З, і розміщені на його нейтралі щітки 6 виконані обертовими й утворюють ротор двигуна. Живлення до щіток підводиться через контактні кільця 4 і ковзні контакти 5. Зрозуміло, що принцип дії та всі процеси у ньому повністю анало-гічні колекторному двигунові постійного струму звичайного типу.

Тепер побудуємо вентильний аналог колекторного двигуна оберненої конструкції. На рис. 1.7, б якірна обмотка 1 нерухома і повторює обмотку схеми (а). Система колекторних пластин і щіток у безконтактному аналогові замінена системою напівпровідникових ключів (VТ1 - УТ4, VТ1' - УТ4'), які керуються чутливими елементами З (Д1 - Д4) у залежності від положення ротора. Ключі VТ1 - VТ4 і елементи 3 розміщені нерухомо. Чутливі елементи давача положення ротора розміщені на статорі й можуть бути орієнтовані відносно секцій обмотки так само, як орієнтовані колекторні пластини на схемі а). Для того, щоб організувати процес комутації секцій безконтактного аналога в тій же послідовності, що й для колекторного двигуна схеми а), ротор вентильного двигуна має два сектори 6, які утворюють керуючий елемент давача положення.

Кожен з чутливих елементів залежно від полярності сектора б), з яким він взаємодіє, видає сигнал того чи іншого знаку (на такому принципі працюють, наприклад, давачі Холла). Знак сигналу чутливого елемента визначає спрацювання одного з пари ключів VТ1 - VТ4, які сполучені з шинами джерела живлення. Зокрема, на рис. 1.7, б зображено момент коли сектор N взаємодіє з чутливим елементом Д1, а сектор 8 - з чутливим елементом Д3. У цьому положенні сигнал чутливого елемента Д1 відкриває ключ VТ1, а сигнал чутливого елемента Д3 відкриває ключ УТЗ'. Таким чином, виводи обмотки А і В виявляються сполученими через ключі VТ1 і VТЗ' відповідно з позитивною й негативною шинами джерела живлення так само, як і для колекторного двигуна на рис. 1.7, а.

Таким чином, для обох схем є ряд суттєвих спільних ознак:

· однакова схема обмотки;

· однакова орієнтація колекторних пластин і чутливих елементів стосовно до осей обмоток;

· однакова орієнтація щіток і секторів давача положення стосовно до нейтралі індуктора;

· однакова послідовність комутацій секцій обмоток.

Така спільність ознак дозволяє стверджувати, що ВД за принципом роботи, аналогічний колекторному двигуну.

У ширшому аспекті ця аналогія витікає з наявності позиційного зворотного зв'язку ротора стосовно статора, який керує процесом комутації секцій у тому й іншому типах машин.

Призначення позиційного зворотного зв'язку полягає в тому, щоб організувати комутаційний процес так, щоб за будь-якого положення ротора вектор поля індуктора й вектор поля якоря складали кут, близький до прямого. Ця умова є найкращою з точки зору забезпечення максимуму електромагнітного моменту, що виникає при взаємодії полів статора й ротора.

Однак, незважаючи на спільність властивостей, зумовлену принципом роботи, треба мати на увазі ряд властивостей, які є специфічними для ВД і які виділяють їх в окремий клас електричних машин:

· на відміну від процесу переходу щітки з одної колекторної пластини на іншу процес перемикання силових ключів комутатора можна вважати миттєвим. Це явище помітно впливає на процес комутації;

· практично схеми ВД мають мало секцій (2-3), що призводить до необхідності враховувати пульсації ЕРС обертання й електромагнітного моменту на характеристики двигуна;

· схеми обмоток за способом з'єднання секцій обмоток між собою і з комутуючим пристроєм більш різноманітні, ніж для колекторних машин, для яких, як правило, застосовується замкнена обмотка, що складається з однієї або кількох пар паралельних гілок;

· внутрішнє розміщення обертового індуктора в конструкції вентильного двигуна визначає специфіку його розрахунку. Поперечна геометрія машини розраховується ніби зсередини, при цьому спочатку визначається об'єм магніту (мінімальний з умов розмагнічування в момент пуску), а потім діаметр розточки якоря і т. д.;

· наявність електронного комутатора у схемі ВД відкриває нові можливості побудови систем керування й регулювання швидкістю.

Таким чином, ВД постійного струму є самостійним класом ЕМТП, що вимагають розробки нових методів теоретичного дослідження, розрахунку й проектування, а також виявлення можливостей використання в системах, що передбачають регулювання швидкості виконавчих механізмів, точного позиціювання тощо

На рис. 1.8 наведена функціональна схема вентильного двигуна з три-фазною (трисекційною) обмоткою статора, яка сполучається з мережею постійного струму через напівпровідниковий комутатор (НК), який має шість силових транзисторних ключів К1 - К5. Вхід кожного ключа сполучається з виходом відповідного чутливого елемента ДПР.



Рис. 1.8. Функціональна схема вентильного двигуна постійного струму

Перемикання чутливих елементів ДПР й подача сигналів на ключі К1 - К5 здійснюється в послідовності, яка залежить від положення сигнального елемента ДПР (заштриховано на рисунку).

Для ілюстрації принципу дії вентильного двигуна постійного струму на рис. 1.9 наведено його спрощену функціональну схему.

Рис. 1.9. Спрощена функціональна схема вентильного двигуна постійного струму

Принцип роботи ВД ґрунтується на використанні ДПР, перетворювача координат і силового напівпровідникового перетворювача.

Більш детально принцип роботи безконтактного двигуна розглянемо на прикладі спрощеної схеми (рис. 1.10). У її склад входить двигун з трьома обмотками на статорі, зміщеними в просторі на 120 градусів і сполученими в зірку, ДПР з одним сигнальним елементом (СЕ) і трьома чутливими елементами (ЧЕ) (їх число дорівнює числу обмоток статора), комутатор, виконаний на трьох транзисторах, що працюють в ключовому режимі, тобто в режимі "закритий" або "відкритий".

У положенні, показаному на рис. 1.10, СЕ через чутливий елемент "А" відкриває транзистор Т_А. По обмотці А протікає струм I_А. Намагнічуюча сила обмотки F_А взаємодіє з потоком постійного магніту ротора. Виникає обертовий момент і двигун обертається (1-й такт на рис. 1.11).

Разом з ротором повертається і СЕ ДПР. При повороті ротора на кут трохи більший 30° СЕ впливатиме відразу на два ЧЕ: на "А" і на "В". Це означає, що будуть відкриті відразу два транзистори: Т_А і Т_в. Струм протікатиме обома обмотками А і В. Виникне результуюча НС статора F_АВ, яка повернеться на 60° в порівнянні з першим положенням (2-й такт на рис. 1.11).

Рис. 1.10. Спрощена принципова схема безконтактного двигуна постійного струму

НС продовжує взаємодіяти з полем постійного магніту; двигун продовжує розвивати обертовий момент. Коли кут повороту стане трохи більшим за 90°, транзистор Т_А закриється, струм проходитиме тільки обмоткою В.

Рис. 1.11. Перші 3 такти роботи безконтактного двигуна постійного струму

Поле ротора взаємодіятиме тільки з НС цієї обмотки, проте обертовий момент буде продовжувати діяти на ротор двигуна і обертатиме його в тому ж напрямі (3-ій такт на рис. 1.11). Зрештою, двигун розвине таку швидкість, за якої його момент зрівноважиться з моментом навантаження.

Якби безконтактний двигун мав стільки ж обмоток, чутливих елементів і транзисторів, скільки звичайний двигун має колекторних пластин, то за свої-ми властивостями і характеристиками вони нічим би не відрізнялися один від одного. Проте збільшення числа елементів сильно ускладнює конструкцію машини. Тому в реальних двигунах число обмоток, а відповідно, і число чутливих елементів і транзисторів не перевищує 3-4.

Мале число обмоток зумовлює ряд особливостей роботи безконтактного двигуна постійного струму:

1. Пульсація обертового моменту виникає унаслідок стрибкоподібного переміщення НС статора (див. положення 1, 2, 3 на рис. 1.11). Відповідно до загальних законів електромеханічного перетворення енергії момент БД може бути визначений як скалярний добуток магнітного потоку ротора і НС взаємодіючих обмоток статора

,(1.1)

де - постійний коефіцієнт;

- кут між потоком ротора і НС статора.

Оскільки при обертанні двигуна кут безперервно змінюється, то і момент двигуна не залишається постійним.

2. Реакція якоря періодично змінюється, стаючи то поперечною, то поздовжньо-намагнічуючою, то поздовжньо-розмагнічуючою (рис. 1.12). Пояснюється це стрибкоподібним переміщенням НС статора (якоря). Розмагні-чуюча дія поля статора особливо велика при запуску двигуна, оскільки при цьому проти-ЕРС дорівнює нулю, а струм - найбільший. Це необхідно враховувати при виборі постійних магнітів, стабілізація яких відбувається в режимі короткого замикання.

Рис. 1.12. Реакція якоря в безконтактному двигуні постійного струму

Пульсація струмів в обмотках статора і сумарного струму двигуна пояснюється дискретним живленням обмоток (в той момент, коли відкрито два транзистори, споживаний струм зростає в два рази в порівнянні з режимом, коли відкритий тільки один транзистор).

3. Вплив індуктивності обмоток статора. У звичайному двигуні секції якоря маловиткові, оскільки загальне число витків якоря ділиться на велике число секцій. Індуктивність таких секцій порівняно невелика. У безкон-тактному двигуні загальне число витків якоря розбивається на 3-4 обмотки (секції). У результаті секції виходять багатовитковими, а, отже, мають велику індуктивність, оскільки L ~ W².

З урахуванням ряду допущень, рівняння напруги для якоря можна записати у вигляді:

. (1.2)

Розв'язуючи його щодо струму, отримаємо:

.(1.3)

Вираз перед круглою дужкою є струмом якоря за відсутності індуктивності.

Тоді

. (1.4)

При великих швидкостях, коли час комутації невеликий, струм в обмот-ках не встигає досягати сталого значення. Його ефективне значення стає меншим, ніж при L = 0.

Обертовий момент прямо пропорційний струму якоря, тому

.(1.5)

або

.(1.6)

Аналіз виразу (1.6) показує, що момент має дві складові. Першу - незалежну від часу. Вона дорівнює моменту за відсутності індуктивності. Другу - змінну. Вона з'являється через індуктивність обмоток. Ця складова при всіх швидкостях має негативне значення (U > E). Тому можна стверджувати, що, як і струм, обертовий момент безконтактного двигуна менший, ніж обертовий момент звичайного колекторного двигуна.

Підставимо значення ЕРС у формулу (1.6), внаслідок чого отримаємо механічну характеристику безконтактного двигуна:

.(1.7)

Виразимо цю характеристику у відносних одиницях, прийнявши за базовий момент пусковий момент (n = 0, ), а за базову швидкість - швидкість неробочого ходу (М = 0, ).

. (1.8)

Поділимо обидві частини рівняння (1.7) на :

. (1.9)

Позначимо a = U/Uном. З урахуванням отримаємо:

, (1.10)

де н - відносна швидкість двигуна.

На рис. 1.13 показані механічні характеристики безконтактного двигуна при різних індуктивностях обмоток статора L. Видно, що із збільшенням L нелінійність характеристик збільшується.

Рис. 1.13. Механічні характеристики безконтактного двигуна постійного струму при різних значення б і L: L2 > L1 > 0

Частоту обертання безконтактних двигунів можна регулювати в широких межах шляхом зміни напруги живлення.

1.2 Схеми керування безконтактним двигуном

Давач положення ротора (ДПР) безконтактного двигуна, який є елементом позиційного зворотного зв'язку, служить для утворення сигналів, які несуть інформацію про відносне положення магнітних осей індуктора або зубців ротора і якірної обмотки або полюсів статора ЕМП. Інформаційними ознаками сигналів ДПР можуть бути амплітуда напруги або струму, полярність (знак) або відносна тривалість імпульсів.

ДПР, інформаційними ознаками сигналів яких є амплітуда або полярність напруги, видають команди тільки на вмикання або вимикання відповідного напівпровідникового ключа при дискретному положенні індуктора відносно якоря. Якщо інформаційною ознакою сигналів ДПР є відносна ширина імпульсів, то він, крім відміченої вище функції, регулює напругу, яка подається на якірну обмотку, в залежності від поточного значення кута між осями індуктора і якоря. У відповідності з вказаними ознаками всі ДПР діляться на дві групи:

* дискретні;

* аналогові.

Давач розміщений в корпусі електромеханічного модуля ВД, але схематично зв'язаний з комутатором. Тому його можна віднести і до елементів безпосередньо самої машини, і до елементів комутатора. Звідси і двозначний характер вимог, які виставляються до ДПР.

Конструктивно він повинен бути простим, технологічним у виготовлені, надійним у роботі. Вимоги до ДПР аналогічні як до електромеханічної частини, в той час, як комутатор виготовлюється за іншими, менш вимогливими умовами.

Вимоги до електричної частини ДПР диктуються умовами сумісності з комутатором за вхідним і вихідним опорами.

Схема комутатора буде простішою і надійнішою, якщо разом з максимальною віддачею потужності давач буде формувати сигнали заданої форми.

Дискретний ДПР на виході має сигнал у формі прямокутних імпульсів (рис. 1.14, а).

Розробники дискретних ДПР намагаються так сконструювати всі його вузли, щоб сигнал або його обвідна лінія на виході чутливих елементів як можна більше наближалась до прямокутної форми, необхідної для забезпечення режиму перемикання напівпровідникових ключів комутатора. За цих умов функції перетворювальних пристроїв (ПП) дискретних ДПР зводяться до підсилення за потужністю або виділенню обвідної лінії сигналів чутливих елементів. ПП в цьому випадку є простим функціональним вузлом: випрямляч, підсилювач-обмежувач або демодулятор. Аналогові ДПР реалізують за допомогою сигнального і чутливих елементів задану функціональну залежність амплітуди вихідних сигналів від поточного кутового положення ротора.

а) б)

Рис. 1.14. Форми вихідних сигналів ДПР дискретного (а) та аналогового (б) типів

При розробці аналогових ДПР за допомогою сигнального і чутливих елементів намагаються з найбільшою точністю реалізувати задану залежність функції амплітуди вихідних сигналів від поточного кутового положення ротора. До функцій ПП аналогових ДПР входять перетворення аналогових сигналів у імпульси прямокутної форми, відносна тривалість яких пропорційна до амплітуди сигналів на виході чутливих елементів, і підсилення сформованих імпульсів за потужністю.

Більш складні функціональні залежності, які реалізуються аналоговими ДПР, визначають підвищену їхню конструктивну складність. Тому їх використовують у спеціальних ВД, до яких виставляють підвищені вимоги до величини пульсацій моменту.

Вимоги до керування ВД, наприклад, реверс, регулювання частоти обертання інколи можуть бути простіше здійснені, якщо врахувати їх при розробці конструкції та схеми ДПР. Тому під час їхнього розроблення необхідно враховувати призначення і функції всієї машини.

Давач положення ротора складається з двох основних елементів: один з них - керувальний (або сигнальний) - пов'язаний з ротором і з досягненням ним заданого кутового положення входить у взаємодію з чутливим елементом у якому відбувається перетворення кутового переміщення першого елемента в зміну якогось електричного або магнітного параметру.

Керувальний елемент може передавати інформацію про своє розташування різними видами енергії: променевою енергією світла або радіоактивного випромінювання, енергією магнітного або електричного поля тощо. Тому класифікувати давачі можна, перш за все, за видом використовуваної для передачі керуючої дії енергії й типом джерела енергії:

* оптичні,

* оптронні,

* магнітоелектричні,

* електромагнітні,

* радіоактивні.

За типом чутливого елемента:

* фотоелементні,

* гальваномагнітні,

* ємнісні, індуктивні.

За видом вихідного сигналу:

* дискретний, аналоговий.

За типом струму:

* постійного струму,

* змінного струму.

У ДПР кількість секторів керувального елемента дорівнює кількості пар полюсів індуктора (або кількості зубців пасивного ротора), а кількість чутливих елементів та їхнє кутове розміщення один відносно одного залежить від типу обмотки якоря. Як приклад, на рис. 1.15 наведено найбільш доцільне розміщення чутливих елементів для трисекційних обмоток і різної кількості пар полюсів.

Кутовий розмір сигнального сектора керувального елемента в геомет-ричних радіанах для усіх випадків дорівнює:

.(1.11)

Керувальний елемент умовно показаний у вигляді затемненого сектора центрального кола, ніби пов'язаного з ротором, а чутливі елементи позначені цифрами й розміщені зі зсувом один відносно іншого на кільці, яке зв'язане зі статором ЕМП. Номери чутливих елементів відповідають номерам силових транзисторів комутатора, до яких під'єднані ці чутливі елементи.



Рис. 1.15. Розміщення чутливих елементів для трисекційних обмоток і різної кількості пар полюсів

Найчастіше застосовуються індуктивні, гальваномагнітні та фотоелектронні ДПР. Назва давачів визначається назвою чутливих елементів, які в них використовуються. В індуктивних ДПР роль чутливого елемента (ЧЕ) виконують мініатюрні дроселі і трансформатори, які підмагнічуються постійними магнітами сигнального елемента, а також ЧЕ машинного типу - мікросини, обертові трансформатори тощо. У ролі ЧЕ гальваномагнітних ДПР використовуються давачі Холла, магнітодіоди, магніторезистори і магнітотранзистори. У фотоелектричних ДПР використовуються фотодіоди, фоторезистори, фототранзистори, фоторезистори.

Давачі положення з чутливими елементами індуктивного типу внаслідок простоти виготовлення й малої вартості отримали широке розповсюдження. До індуктивних елементів цього типу належать:

· індуктивні й трансформаторні елементи зі змінним повітряним проміжком;

· індуктивні й трансформаторні елементи з насиченням магнітопроводу потоком постійного магніту (дроселі й трансформатори насичення).

З чутливих елементів зі змінним повітряним проміжком найкращими є диференційні трансформатори. Чутливий елемент виконується з магніто-м'якого матеріалу (електротехнічна сталь, ферит) товщиною 3-5 мм і розміщується в обоймі статора ДПР по її твірній в аксіальному напрямку. Сигнальний елемент - це кільце з такого ж матеріалу з відповідним профілем.

Рис. 1.16. Функціональна схема одного елемента давача положення на базі диференційного трансформатора (а) та діаграма напруг

Індуктивність обмоток дроселів насичення і трансформаторів індуктивних давачів з дросельними або трансформаторними ЧЕ можна змінювати в широких межах шляхом підмагнічування їх магнітопроводів магнітним полем постійного магніту сигнального елемента (СЕ). Під дією СЕ магнітна проникність матеріалу магнітопроводу і індуктивності ЧЕ будуть змінюватися періодично з частотою обертання СЕ.

Рис. 1.17. Схеми сполучення чутливих елементів з дроселями (а) та з трансформаторами (б) насичення

Одна з можливих схем сполучення ЧЕ дросельного типу наведена на рис. 1.17, а. Обмотка дроселя ДПР і вторинна обмотка трансформатора Тр високочастотного генератора сполучені послідовно на вхід випростувального моста VD1-VD4. Навантаженням моста є вхідний транзистор VТ силового ключа комутатора.

Під час насичення осердя дроселя постійним магнітом ротора давача різко зменшується індуктивний опір дроселя і майже вся напруга живлення давача прикладається через випростувальні діоди до навантаження. У ті моменти, коли осердя не насичене потоком постійного магніту, опір дроселя великий і до навантаження прикладається невелика напруга, яку в схемі комутатора можна повністю скомпенсувати.

Для зменшення габаритів ЧЕ та інших реактивних елементів, які входять у склад ДПР, частоту зміни напруги Uзб вибирають досить високою (10-100 кГц).

Схема сполучення ЧЕ трансформаторного типу наведена на рис. 1.17, б.

Первинні обмотки трансформаторів ТР1 і ТР2 сполучені послідовно з вторинною обмоткою трансформатора генератора живлення ДПР; вихідні обмотки через випростувальні діоди VD1 і VD2 сполучені з транзисторами VT1 і VT2 ключів комутатора. У тих випадках, коли осердя трансформатора ЧЕ не насичене потоком постійного магніту, напруга первинної обмотки трансформується у вторинну й поступає на відповідний ключ. Якщо ж осердя насичене потоком магніту, то порушується електромагнітний зв'язок між первинною і вторинною обмотками і вихідний сигнал буде мінімальний.

Конструктивно ДПР з трансформаторами аналогічний ДПР з дроселями, за винятком ротора, в якому сигнальний сектор постійного магніту має дугу, яка дорівнює (де в - дуга сигнального сектора дросельного давача).

Конструктивна схема ДПР з дроселями насичення наведена на рис. 1.18. Обойма давача 1 містить L-подібні магнітопроводи 2 і дросель насичення 3.

Рис. 1.18. Конструктивна схема ДПР з дроселями насичення

Осердя дроселя може бути будь-якої форми, зокрема, можна використати феритові кільця з прямокутною петлею гістерезису серійного виробництва. Обмотка дроселя розміщується на осерді з двох боків так, щоб він безпосеред-ньо міг торкатись L-подібних магнітопроводів. Застосування останніх дозволяє розмістити осердя дроселя так, як це показано на рисунку, тим самим зменшити діаметр обойми давача й отримати гарантований зазор між обоймою й ротором шляхом розточування внутрішнього діаметра обойми. При цьому виключається передача механічних зусиль на осердя та його пошкодження, а отже, і зміна його магнітних властивостей. Дросель може бути залитий компаундом, що підвищує його надійність.

Сигнальний елемент давача виготовляється з немагнітного матеріалу шляхом пресування або литва, він містить постійні магніти 4 у вигляді сегмен-тів, екранні пластини 5 і втулку 6. Циліндрична поверхня обробляється після пресування на вал ЕМП ВД. Магнітопровідні пластини 5 екранують потоки розсіяння магнітів СЕ й значно підвищують крутизну наростання й спадання вихідного електричного сигналу.

ДПР дросельного типу з використанням кільцевих феритових осердь діаметром від 3 до 10 мм дають змогу отримати вихідний максимальний струм відповідно від 15 до 400 мА.

До недоліків таких давачів відносять низьку технологічність конструкції, великі габаритні розміри, наявність джерела змінного струму високої частоти.

На відміну від щіткового двигуна постійного струму, безконтактні двигуни керуються за допомогою електроніки. Щоб обертати БД, статорні обмотки повинні збуджуватися послідовно. Для того, щоб зрозуміти, яка обмотка буде збуджена саме в даний момент, важливо знати положення ротора. Положення ротора визначається завдяки сенсорам ефекту Холла, вкладених в статор.

Давачі Холла вбудовані в нерухому частину двигуна. Розміщення давачів Холла в статорі є важливим процесом, оскільки будь-яка неузгодженість у цих чутливих елементах Холла щодо магнітів ротора призведе до похибки у визначенні положення ротора. Спростити процес встановлення давачів Холла в статорі у деяких двигунах можна, маючи магніти для чутливих елементів Холла на роторі як додаток до головних роторних магнітів. Вони в пропорційно зменшеному варіанті повторюють ротор. Відтак, кожен раз під час обертання ротора, магніти для давачів Холла дають той же ефект, як і головні магніти. Зазвичай, давачі Холла встановлюються на друкованій платі та закріплюються на захисній кришці з неробочої сторони. Це дозволяє користувачам повністю підганяти кут встановлення збірки давачів Холла, щоб вирівняти їх відносно магнітів ротора для досягнення найкращих експлуатаційних характеристик.

У більшості двигунів БДПС є три сенсори Холла, вкладених у статор на непровідному кінці двигуна.

Кожного разу, коли роторні магнітні полюси проходять біля сенсорів Холла, сенсори дають високий або низький сигнал, вказуючи, який саме полюс (N або S) проходить біля сенсорів.

Рис. 1.19 показує поперечну секцію двигуна БДПС з ротором, у якого є альтернативні N і S постійні магніти. Сенсори Холла вкладені в стаціонарну частину двигуна.

Рис. 1.19. Поперечна секція двигуна БДПС з ротором

Вкладення сенсорів Холла в статор - складний процес, тому що будь-яка некоаксиальність у цих сенсорах Холла щодо магнітів ротора призведе до помилки у визначенні положення ротора. Щоб спростити процес установки сенсорів Холла на статор, у деяких двигунах можуть бути додаткові магніти сенсорів Холла на роторі і кожного разу, коли ротор обертається, магніти сенсорів Холла дають такий же ефект, що і головні магніти ротора.

Сенсори Холла зазвичай містяться на панелі БД і закріплюються до кришки корпусу на неробочому кінці. Це дозволяє користувачам встановити повний набір сенсорів Холла, сумістити їх з магнітами ротора, щоб досягти кращої роботи.

Засновані на фізичному положенні сенсорів Холла, є дві версії вироб-ництва двигунів зі сенсорами Холла. Сенсори Холла можуть бути в 60° або 120° зсунуті у фазі один відносно одного, опираючись на це, виробник двигунів визначає послідовність комутації, яка повинна супроводжуватися під час керування двигуном.

1.3 Схеми бездавачевого визначення положення ротора БД

Бездавачеві способи керування базуються на вимірюванні та оцінці електромагнітних змінних двигуна, таких, як фазні струми та ЕРС обертання і біжучої частоти обертання. Найбільш поширений алгоритм бездавачевого керування БДПС заснований на непрямому вимірюванні ЕРС одній з фаз двигуна, яка в певний момент часу відключена від джерела живлення. Комутація струмів двигуна здійснюється шляхом фіксації моменту переходу через нуль ЕРС відключеної фази, який зі зміщенням на 90 електричних градусів визначає середину відповідного імпульсу струму. До переваг даного способу керування належить його простота, але очевидні й наступні недоліки:

· складність визначення моменту переходу ЕРС через нуль на малих швидкостях;

· затримку на вмикання чергового стану комутатора вдається точно сформувати лише на постійній частоті обертання ротора.

Щоб уникнути роботи з малими сигналами і не формувати програмне запізнення, можна використовувати складніші методи непрямого оцінювання положення ротора:

· за третьою гармонікою ЕРС обертання;

· за зміною індуктивностей фаз двигуна;

· за оцінкою потокозчеплення фаз.

Причому алгоритми оцінювання потокозчеплення, своєю чергою, базуються на спостерігачах Люєнбергера, розширених фільтрах Калмана або нейромережевих моделях електромагнітних процесів у БДПС, реалізація яких вимагає потужних обчислювальних засобів, наприклад, сигнальних процесорів. Інші способи бездавачевого керування розглянуті нижче.

Оцінка кута повороту за допомогою розширеного фільтру Калмана дозволяє за допомогою оптимальної фільтрації сигналів виконати оцінку параметрів стохастичної системи та її змінних. Проте розрахунок алгоритму фільтру Калмана пов'язаний з великим об'ємом обчислень, що викликає певні труднощі з реалізацією його в режимі реального часу. При реалізації цього алгоритму за рахунок великого часу розрахунку росте фазова затримка керування. Адаптивні системи є іншим напрямом розвитку алгоритмів управління, при цьому реалізовані як алгоритми з давачами, так і без них. Основним способом адаптації є використання адаптивної системи з моделлю, що налаштовується (Model Reference Adaptive System (MRAS)). Спосіб реалізується шляхом зміни параметрів моделі. Недоліком цих систем також є велике розрахункове навантаження на контролер.

Застосування спостерігачів стану (State Observers) є природним способом відновлення значення вектора стану з використанням матричного опису системи. При цьому виконується розкладання вектора об'єкту на спостережувану і вимірювану частини, і відповідне йому розкладання матриці стану об'єкту з метою побудови спостерігача О'Рейлі. Спостерігач використовується для прогнозу значення струмів на один цикл вперед, що вирішує проблему усунення запізнювання керування. Проте запропонована система побудована без урахування магнітного насичення, втрат в міді та сталі, анізотропії ротора двигуна (індуктивності за осями d і q прийняті рівними), що знижує оптимальність запропонованого методу.

Іншим способом управління є застосування систем з ковзаючими режимами (Sliding Mode Systems). Особливість цих систем, що належать до систем із змінною структурою, полягає в тому, що знак керування змінюється при перетині так званої поверхні ковзання, яка є спеціальним чином складеним рівнянням, в яке як змінні входять змінні стани об'єкту. Недоліками такого методу є можлива втрата стійкості на ділянці досягнення поверхні перемикання; високочастотні перемикання, які ведуть до швидкого зносу механічних і електричних частин приводу; високі вимоги до перетворювача.

Пряме управління моментом (Direct Torque Control (DTC)) може бути здійснене при живленні безколекторного двигуна від інвертора струму. Такі системи мають ряд переваг: досягається робастність стосовно розкиду параметрів, спрощується алгоритм керування за рахунок відсутності струмового контуру регулювання, забезпечується висока швидкодія системи. Проте метод не позбавлений серйозного недоліку: при малих кутах навантаження виникають пульсації моменту і коливання швидкості ротора.

Нейронні мережі (Neuron Network), використані для побудови алгоритму управління БДПС від інвертора змінний струм - змінний струм (АС-АС), є самонавчальними мережами, що включають три шари нейронів - вхідний, прихований і вихідний. Навчання впливає на значення вагових коефіцієнтів у передатних функціях нейронів. Алгоритми розрахунку не належать до простих алгоритмів за обчислювальним навантаженням. Якісно новим методом управління БДПС є використання спостерігача невизначеностей (Uncertainties Observer). Суть систем, побудованих за таким принципом, полягає в зведенні невизначеностей параметрів і зовнішніх збурень в єдиний вектор невизначеностей, його оцінка і компенсація за допомогою спостерігача, а також завдання ступеня робастності шляхом його налаштування. Привабливість методу полягає в тому, що як невизначеності можуть розглядатися нелінійності системи, зумовлені насиченням магнітного кола, які прямо не відображені в рівняннях машини, але впливають на динамічні процеси в приводі. Крім того, пропоновані алгоритми відрізняються відносною простотою розрахунку. Процеси в двигуні розбиваються на дві групи: швидкі і повільні. До повільних процесів належать електромеханічні, до швидких - електромагнітні. Розділення системи на дві підсистеми і розрахунок їх за допомогою ітераційних алгоритмів дозволяє побудувати бездавачевий алгоритм, що є більш вигідний з точки зору обчислювального навантаження, ніж алгоритми з фільтром Калмана. Окрім описаних підходів, побудованих для якісного відпрацювання програмного завдання, існує ряд методів, побудованих на основі оптимізації енергоспоживання з урахуванням параметрів двигуна. У більшості робіт автори переслідують стратегію підтримки струму з метою позбавлення від "шкідливого" збурюючого доданку в рівнянні моменту двигуна. Проте такий режим роботи приводу не є оптимальним з погляду втрат в міді, оскільки момент, що розвивається двигуном, можна бути досягнутий при менших реальних струмах.

Як вже було згадано раніше, при бездавачевому методі керування безконтактним двигуном інформація про швидкість і положення двигуна отримується безпосередньо з напруги на обмотках двигуна. Цей метод зазвичай використовується в безконтактних двигуни постійного струму для забезпечення полегшених умов комутації. За використання методу контролю за зворотною ЕРС відсутня необхідність у застосуванні відносно дорогих давачів, таких як давачі Холла. Зворотна ЕРС має синусоїдну або трапецієподібну форми сигналу, що наводиться в обмотках двигуна і, як правило, перетво-рюється в цифровий сигнал компаратором, що визначає точку переходу через нуль. Схема визначення точки переходу через нуль може бути побудована з дискретних мікросхем компаратора або компараторів мікроконтролера, зокрема вони наявні у більшості мікроконтролерів серії PICmicro. На рис. 1.20 показана блок-схема бездавачевого контролю БДПС, в якій використовується дискретні схеми компараторів.

Рис. 1.20. Схема бездавачевого контролю положення ротора БДПС

Сигнал з компаратора подається на мікроконтролер, який визначає послідовність комутації та позицію двигуна залежно від форми і величини сигналу зворотної ЕРС. Зворотна ЕРС наводиться тоді, коли ротор двигуна обертається, і вимірюється вона як напруга через резистор. Амплітуда сигналу ЕРС зростає зі збільшенням швидкості обертання якоря.

Як вже згадувалося раніше, і це потрібно враховувати у практичній реалізації алгоритму, недоліком методу визначення зворотної ЕРС є дуже мала амплітуда сигналу при низьких швидкостях обертання ротора двигуна.

Компаратор призначений для реалізації операції порівняння рівня двох сигналів, тобто, забезпечення логічного рівня вихідного сигналу, який визначає, чи буде напруга на неінвертуючому вході більшою чи меншою за напругу на інвертуючому вході. На рис. 1.21 і рис. 1.22 показана принципова схема для неінвертуючого та інвертуючого компаратора відповідно. Вихід неінвертуючої схеми збігається за фазою з входом синусоїдної форми, а вихід інвертуючої схеми відрізняється за фазою на 180° від вхідного сигналу.

Рис. 1.21. Схема неінвертуючого компаратора



Рис. 1.22. Схема інвертуючого компаратора

Для прикладу, проаналізуємо напругу на виході неінвертуючого компаратора за наявності одного джерела живлення. Результат буде однаковим для будь якої схемотехнічної (і, відповідно, технологічної) реалізації вихідного каскаду компаратора: двотактний або відкритий вихід пристрою, підключеного до напруги V_DD через навантажувальний резистор. Якщо напруга на неін-вертуючому виході (+) є більшою за напругу на інвертуючому (-), то результуюча вихідна буде дорівнювати приблизно V_DD. На відміну від цього, якщо напруга на додатному чи неінвертуючому (+) вході є меншою за напругу на від'ємному чи інвертуючому (-) вході, то результуюча буде дорівнювати приблизно V_SS або потенціалу землі.

Оскільки операційний підсилювач (ОП) може бути використаний як компаратор, при проектуванні мають бути враховані особливості використання підсилювача в нелінійному режимі. ОП призначені для лінійного підсилення малих сигналів і використовують від'ємний зворотній зв'язок для функціонування в лінійній частині робочої характеристики. На відміну від них, компаратори створені для роботи в нелінійної області та використовують додатній зворотній зв'язок для отримання швидкого переходу в режим насичення.

Хоча ОП може функціонувати як компаратор, використовуючи додатній зворотний зв'язок, швидкість комутації кола є дуже низькою. Затримка сигналу у компараторі, побудованому на ОП, є великою у порівнянні з типовими компаратора. Крім того, споживання струму компаратора, побудованому на ОП є набагато більшим, ніж у стандартного компаратора. Для цього провідними фірмами світу виготовляються спеціальні компаратори для застосування у колах керування БДПС.

Для живлення компаратора має бути вибрана певна напруга. Напруга V_REF у схемі створюється за допомогою резисторного дільника напруги. Зсув напруги V_REF дає змогу схемі визначати точку переходу через нуль, не вимагаючи подвійного джерела живлення. Зворотна ЕРС індукує синусоїдний або трапецієподібний сигнал, що коливається вище і нижче рівня умовної землі. Зворотна ЕРС може бути синусоїдною або трапецієподібною і компенсується напругою постійного струму, якщо схема компаратора використовує центральну точку обмоток двигуна або якщо використовується "плаваюча" середня точка з резисторів. Резисторні дільники напруги (див. рис. 1.20) можуть або збільшувати плаваючий сигнал до V_DD або зменшувати до рівня сигналу землі.

Гістерезис може бути використаний для забезпечення захисту від завад і запобігання коливань під час комутації компаратором вихідних станів. Компаратор забезпечує гістерезис за подачі невеликої частини вихідного сигналу на додатній вхід. Ця додаткова напруга забезпечує полярність напруги зсуву, яка або збільшує, або зменшує порогове значення напруги перемикання. Гістерезис створює дві різні точки перемикання.

Частотно-залежний гістерезис, який може використовуватися для збільшення завадостійкості системи компараторів, може бути отриманий шляхом розміщення конденсатора в колі додатного зворотного зв'язку, як показано на рис. 1.23. Конденсатор створює додаткові полюси передатної функції такої системи, що змінює величину гістерезису в залежності від частоти. При частоті нижче f_p, гістерезис буде постійною напругою, що визначається резисторами R1 і R3. Тим не менше, при частоті вище f_p, гістерезис буде збільшуватися в залежності від частоти.



Рис. 1.23. Частотно-залежний гістерезис для компаратора

1.4 Силові схеми електроприводів з БДПС

Одним з визначальних вузлів електроприводу з використанням БД постійного струму є силова схема комутації робочих обмоток. Параметри і структура схеми, використані в ній елементи великою мірою визначають характер і надійність роботи системи в цілому. Постійний прогрес силової електроніки та мікроелектроніки (дуже часто виробником таких пристроїв є одна і та сама фірма), дає змогу використовувати все простіші та надійніші рішення у ширшому діапазоні робочих потужностей.

Найпростіші варіанти схем на транзисторних ключах показано на рис. 1.24. Принцип роботи таких ключів описано нижче.

Рис. 1.24. Транзисторні ключі: а) на одному транзисторі; б) на двох транзисторах

Якщо на вхід ключа не поступає сигнал від ДПР, то силовий транзистор V надійно замкнутий напругою від джерела замикаючої напруги Uз, позитивний потенціал якого прикладений до бази транзистора. Опір R6 вибирають таким, щоб обмежити зворотний струм джерела Uз і в той же час не шунтувати перехід емітер-база за подачі керуючого сигналу на вхід. Іноді паралельно емітер-базі ключового транзистора вмикають діод VD1 для того, щоб фіксувати замикаючу напругу на переході завдяки нелінійній характеристиці діода. Спад напруги на ньому 0,3-0,5 В є достатнім для замикання. При подачі керуючого сигналу від ДПР на вхід через коло емітер-база проходить струм і транзистор V відкривається і підмикає активно-індуктивне навантаження L-R, що містить ЕРС Е, до джерела живлення U.

Напруга і потужність сигналу від ДПР повинні бути достатніми за величиною, щоб перевищити напругу замикання на діоді VD1 або щоб "подолати" напругу на емітерному переході та забезпечити необхідний струм бази для повного відкривання ключа (тобто, переходу транзистора V в стан насичення).

Зникнення сигналу на вході (якір ДПР вийшов зі взаємодії з чутливим елементом) призводить до різкого закривання транзистора V (тобто, транзистор переходить у режим відсічки). При цьому для зняття перенапруги від ЕРС самоіндукції комутованої секції (на схемі - навантаження L, R, Е), використовується коло з діодом VD2 і стабілітроном VC. Таке захисне коло застосо-вується для двигунів з нереверсивним живленням секцій.