A nyomaték orientált szabályozás (FOC) alapjai és alkalmazásai

A nyomaték egy alapvető fizikai fogalom, mely számos mérnöki és műszaki területen kulcsfontosságú. Akár egy egyszerű csavarkötés, akár egy komplex villamos motor működését vizsgáljuk, a nyomaték megértése és pontos szabályozása elengedhetetlen a megbízható és hatékony működéshez. Képzelje el, hogy egy nagy, nehéz doboz áll a padlón, és el akarja mozdítani. Teljes erőből kell tolni, amíg végül megmozdul. Amikor abbahagyja a doboz tolását, és megpróbálja újra megmozdítani, azt fogja tapasztalni, hogy könnyebb mozgásban tartani, mint álló helyzetből mozgásra bírni. A súrlódás egy fizikai jelenség, akkor is fellép, amikor az egyik felület egy másik felületen mozog. Ugyanez az elv vonatkozik egy csavarra vagy anyára is.

A nyomaték fogalma és jelentősége

A nyomaték (eng. torque) egy vektormennyiség mely az erőkarra ható erő és erőkar hosszának a szorzata. Az értéket newtonméterben (Nm) fejezzük ki. Ez azt jelzi, hogy ha pl. egy csavart 0,5 m hosszú kulccsal és a kulcs végére ható 100 Newton erővel húzunk meg, akkor a menetet összeszorító nyomaték 50 newtonméter lesz.

Csavarkötések és nyomaték

Számos módon rögzíthetők egymáshoz alkatrészek és részegységek, pl. ragasztással, szegecseléssel, hegesztéssel és forrasztással. Azonban a részegységek összekapcsolásának kiemelkedően a leggyakoribb módja csavar használata - anyával összefogatva az összekapcsolandó tagokat vagy a csavart közvetlenül az egyik részegységen lévő menetes furatba helyezve. Ahhoz, hogy megértsük az összefüggéseket, meg kell értenünk a csavarkötés elvét. A csavarkötés lényege a szorítóerő a csavarfej és az anya között. A csavarónyomaték alkalmazása következtében a csavarkötésben előfeszítő erő keletkezik, amely a rögzítendő alkatrészek egyenesen arányos összenyomódását okozza. A csavarban kialakuló előfeszítés az alkalmazott nyomatéknak köszönhető, és fügvénye a csavar átmérőjének, a menetgeometriának és a súrlódási együtthatónak amely a menetben a csavar fejénél vagy az anya érintkező felületén fejti ki hatását. Az előfeszítés segít stabil állapotban tartani a kötést, és megakadályozza a nem kívánt kilazulást.

A nyomaték, amellyel összehúzzuk a csavarkötéseket befolyással van az alkatrészek által az egész konstrukcióra ható erőkkel. Hogy megérthessük, miért is fontos a csavar meghúzásához használt nyomaték ismerete, meg kell értenünk, hogy általánosságban hogyan működik a csavarmenetek mechanikája és azok összeszorítása. Egy csavar elméletileg összehasonlítható egy rugóval. Minél erősebben húzzuk meg a csavart, annál jobban megnyúlik és egyre nagyobb erővel szorítja össze a rögzített elemeket. A csavar a meghúzásakor a csavarra kifejtett nyomatékkal arányosan nyúlik, de nem nyúlhat a végtelenségig - akárcsak egy normál rugó sem. Ha túljutunk egy bizonyos határon (ami a fém megfolyási határával van kapcsolatban), akkor a rugó maradandóan megnyúlik. A csavar, amelyik a túl erős meghúzás miatt visszafordíthatatlanul megnyúlt már nem fejt ki megfelelő összeszorító erőt és valószínűleg a berendezés károsodását fogja előidézni - vagy a csavar fellazulása (pl. vibráció hatására) vagy a csavar elszakadása miatt. Ahhoz hogy a csavart megfelelően húzzuk meg, megfelelő nyomatékot kell rá kifejtenünk. Feltétlenül ismernünk kell azt a nyomatékértéket, amellyel össze kell húznunk az adott csavarkötést. Ha egy menetes kapcsolat nincs kellő erővel meghúzva, akkor fellazulhat pl. vibráció hatására vagy az alkatrészek ismétlődő mozgása következtében. Másik oldalról viszont, ha túl nagy erővel van meghúzva, akkor a menet anyaga megnyúlhat, meggyengülhet és végül, megsérülhet. Ez a menetes alkatrészek végleges sérülését, használhatatlanságát okozhatja. A túl erős és a túl gyenge meghúzás is üzemzavart okozhat tehát. Fontos, hogy minden egyes csavar és anya a gyártó által előírt nyomatékkal legyen meghúzva.

Meghúzási és lazítási nyomaték

A fő különbség a meghúzási és a lazítási nyomaték között a céljukban van. A lazítási nyomaték vagy "elszabadulási nyomaték" (ang. Breakaway torque, német. Losbrechmoment) egy műszaki kifejezés, amely leírja annak az erőnek a nagyságát, amely egy nyugalomban lévő tárgy (pl. csavar) elforgatásához vagy elmozdításához szükséges. A szerelőkulcs által keltett MU nyomatéknak behúzáskor a súrlódási ellenállást kell legyőznie a menetben, az anyában, az alátéten vagy (és) a rögzítendő alkatrészen. Érvényes a következő MU = MZU + MPU, ahol MZU az ellenállás súrlódási nyomaték a csavar és az anya menetében meghúzáskor, MPU pedig az anya és az alátét vagy rögzítőelem közötti ellenállás súrlódási nyomatéka. Meglazításkor, feltételezve, hogy a szerelvény ugyanabban a "műszaki" állapotban marad, és a csavarkötés nem rendelkezik rögzítő vagy önreteszelő elemekkel, a lazító nyomatéknak csak az MPU és az MZU súrlódási nyomatékokat kell legyőznie.

A lazítási nyomatékot több tényező is befolyásolhatja: a kötőelem állapota, az összekötött anyagok felületi kezelésének állapota, a menetek közötti kenőanyag, stb. Mivel a súrlódási viszonyok idővel változnak, az elem kioldásához nagyobb nyomatékra lehet szükség. A korrózió, a berágódás, a felületi érdesség, valamint a biztonsági alátétek vagy menetrögzítő tömítőanyagok alkalmazása jelentősen befolyásolja a súrlódást és következésképpen a kioldási nyomatékot. Általában - és különösen gyakorlati okokból - a lazító nyomaték nagyobb lesz, mint a meghúzási nyomaték. Gyakran ajánlatos (és néha szükséges) egy ilyen kötést biztosítani - például olyan helyzetekben, amikor fennáll a veszélye annak, hogy a rezgések vagy más nemkívánatos jelenségek befolyásolják a kötés szilárdságát. A csavarkötések biztosítása a csavarok rögzítésének folyamatát jelenti, hogy a kötések biztonságosak és stabilak legyenek. A csavarkötések biztosításának különböző módszerei vannak, beleértve a különböző típusú anyák, csavarok, ragasztók vagy más kötőelemek használatát. A csavarkötés önzárósága a csavar azon képessége, hogy ellenálljon a rezgés, hő vagy más külső behatások okozta spontán meglazulásnak. A legtöbb "önzáró" jelölésű csavar speciális elemekkel vagy konstrukcióval rendelkezik annak biztosítására, hogy a csavar ne lazuljon meg magától.

A nyomatékmérés eszközei: nyomatékkulcsok és ütvecsavarozók

A meghúzási és lazítási nyomaték nyomatékkulccsal vagy nyomatékmérővel mérhető. A nyomatékkulcs a csavarra vagy más tárgyra kifejtett meghúzási nyomaték mértékét méri. A lazítási nyomatékot mérő eszközt a mérendő elemhez rögzítik, és egyre növekvő intenzitással addig hat az elemre, amíg az forogni nem kezd. A szerszám, ami ezt számunkra lehetővé teszi, nem más, mint a nyomatékkulcs vagy dinamométeres kulcs. A nyomatékkulcs vagy hivatalos nevén dinamométeres kulcs egy olyan szerszám, mely csavarkötések (csavarok és csavaranyák) precízen definiált erővel - egészen pontosan: nyomatékkal - történő meghúzására, ill. ritkábban azok meglazítására szolgál. A csavarozott kötések meghatározott nyomatékkal történő meghúzása rendkívül lényeges a berendezések összeszerelésekor és szervizelésekor egyaránt. A nyomatékkulcs a műveleti időtartam többségében ugyanúgy működik, mint egy szokásos szerelőkulcs. A kulcs mechanizmusa csak akkor lép működésbe, amikor elérjük a kívánt nyomaték értéket. A mechanizmus azt biztosítja, hogy a kívántnál nagyobb nyomatékot ne lehessen a kulccsal kifejteni.

Különböző nyomatékkulcs típusok

Jelenleg a piacon sokféle nyomatékkulcs kapható, különböző működési mechanizmusokkal. Az egyik legnépszerűbb az ún. lekattanós nyomatékkulcs. Az ilyen féle nyomatékkulcsot egy speciális lekattanó retesszel (kuplunggal) szerelik, ami lehetetlenné teszi, hogy a kívánt nyomaték elérése után további erőt lehessen kifejteni a kulccsal. A működése némileg emlékeztet a kilincsműves (racsnis) kulcsok működésére, melyek csak egy irányban forgathatók. A piacon kaphatók másféle nyomatékkulcsok is, mint pl. az kihajló/megtörő kulcsok. Ezek mechanizmusa olyan, hogy a kívánt nyomaték elérésekor a szerszám felső része kb. 20 fokot kihajlik. Külön csoportot képeznek a nyomatékkulcsokon belül a dinamométeres erőmérővel szerelt, de nyomatékkorlátozóval nem rendelkező kulcsok. Az ilyen termék folyamatosan jelzi, hogy éppen mekkora erővel hajtjuk be a csavart, vagy csavarozzuk az anyát.

A piacon nagyon sokféle nyomatékkulcs kapható. Elhajló erőkaros, mutatós kulcsok - ezek el vannak látva egy hosszú mutató szárral, ami a kulcs fejétől kezdve párhuzamosan fut annak markolatával. Abban a pillanatban, amikor erőhatást kezdünk kifejteni a kulccsal, az erőkar elkezd nem túl jelentős mértékben meghajlani a nyomaték hatására. A hosszú mutató eközben mozdulatlan marad, és elkezd kitérni a markolathoz rögzített skálához viszonyítva, ami mutatja a csavarra aktuálisan kifejtett nyomaték mértékét. Az ilyenfajta kulcsok kezeléséhez nagy precizitásra és gyakorlatra van szükség, mivel ezek nem tiltják le automatikusan az erő/nyomaték további növelésének lehetőségét. Körtárcsás nyomatékkulcsok - az elhajló erőkaros kulcsok egyszerűsített verziói. A markolatukon van egy kör alakú tárcsa mutatóval, mely mutatja az aktuális nyomatékot. Lekattanós nyomatékkulcsok - a piac legnépszerűbb típusai. Ellentétben a két fentebbi típussal, ezeknél előre megadható az a legnagyobb nyomatékérték, amellyel a csavarkötések meghúzhatók. A felsorolt három fő típus közül az elhajlószáras, hosszú mutatós változatokat a legnehezebb kezelni, de ezek a legprecízebb szerszámok, amiket csak a nagyon drága elektronikus nyomatékkulcsok múlnak felül. A lekattanós kulcsok kicsivel kevésbé pontosak, de az alkalmazások túlnyomó többségéhez megfelelnek, különösen, ha azt is figyelembe vesszük, hogy milyen egyszerű a beállításuk.

Nyomatékkulcsok alkalmazási területei és paraméterei

A nyomatékkulcsokat az ipar számos területén használják - minden olyan helyen, ahol szigorúan meghatározott nyomatékkal kell összecsavarozni az egyes alkatrészeket. A nyomatékkulcs alapvető alkalmazási területe a mechanika - használják gépjármű műhelyekben és egyéb hasonló helyeken, ahol precíz módon kell összeszerelni a gépészeti elemeket. Azonban nem csak ez az alkalmazási terület ismert. Gyakori alkalmazási terület pl. a nagyfrekvenciás rendszerekben lévő, precíziós, koaxiális csatlakozók összecsavarozása. Az N, SC, SMA, SMC, SSMA SSMC vagy TNC típusú csatlakozók esetében ugyanis előírt nyomatékkal kell a meghúzást elvégezni a katalógusban jelzett impedancia biztosítása, valamint a veszteségek alacsony szinten tartása céljából. Ezen túlmenőem, az ilyen típusú csatlakozók megfelelő nyomatékkal történő összecsavarozása garantálja, hogy a csatlakozó nem fog sérülni, és hogy az sokszor össze-, illetve szétkapcsolható legyen az elektromos paraméterek minőségromlása nélkül. A nyomatékkulcsok egy másik alkalmazási területét az energetika sín-vezetők csavarkötései képezik. Ilyen fajta kulcsokat azonban nem csak a gépészetben és elektronikában használnak. Léteznek nyomatékkulcsok olyan nem tipikus területekre is, mint amilyen pl. a fogászat. A nyomatékkulcsok pontosságát az alkalmazási területtől függetlenül, szigorú ipari szabványok szabályozzák, például az ISO 6789 szabvány. Egy nyomatékkulcs alapvető paramétere az a nyomaték vagy az a nyomaték tartomány, amellyel vagy amelyen belül a csavarok meghúzhatók. Nyomatékkulcsok a 2,5 Nm-től 25 Nm-ig húzódó tartománytól a 80 Nm-től 400 Nm-ig húzódó tartományértékekig kaphatók. A nyomatékkulcsok szabványos méretű csatlakozó fejjel vannak szerelve (a nyomaték tartomány nagyságától függően) 1/2”, 3/8” valamint 1/4”-os befogású csavarfejekhez. Az ilyen kulcsokhoz jól passzolnak a standard csavarozási tartozékok, mint pl. dugókulcsfejek, adapterek.

Ütvecsavarozók szerepe a lazításban

Egy akkus vagy vezetékes elektromos csavarozó esetében a lazítási nyomaték fontos számadat, mert ez határozza meg, hogy a szerszám mennyire tudja meglazítani a meghúzott/berágódott csavarokat (különösen autószervizek esetében). A szerszám műszaki adataiban megadott lazítási nyomaték a maximális nyomaték értéke, amelyet a szerszám a lazítás során ki tud fejteni. Ez az érték eltérhet a maximális meghúzási nyomaték értékétől. Ezt az ütvecsavarozó szerkezeti kialakításával biztosítják be. Az energia mennyiségét a "kalapács" mérete és a hajtómű hatékonysága határozza meg. Az ütvecsavarozók a nyomaték előállításához az úgynevezett kalapács által keltett ütéseket használják, amely forgás közben az ütvecsavarozó tengelyéhez csapódik. A lazítási nyomaték értékét általában az 1000Nm feletti kategóriába tartozó ütvecsavarozóknál adják meg. Az ütvecsavarhúzóval való csavarlazításkor óvatosan kell eljárni, mivel könnyen megsérülhetnek az érzékeny részek. A sérülések elkerülésének egyik módja, ha a csavar meglazításához karos csavarkulcsot (fix hajtószárat, hajtókart) használ, majd a műveletet ütvecsavarozóval fejezi be. A karos csavarkulcs esetében jobban tudja ellenőrizni a nyomaték nagyságát, így nem használ több erőt a csavar meglazításakor, mint amennyi feltétlenül szükséges. Ezenkívül segít az erő egyenletesebb eloszlásában, megelőzve ezzel a csavarkötés sérülését. Figyelem! A piacon nagyszámú ütvecsavarozó van, (akár akkus, elektromos, pneumatikus vagy hidraulikus). Ezek különböző kialakításúak és különböző munkaműveletekre vannak tervezve. A nagy (és meglehetősen nehéz), 1000 Nm feletti nyomatékkal rendelkező akkumulátoros ütvecsavarozók, amelyek lendületes reklámfilmekben mutatják be erejüket, speciális gépek, amelyek speciális munkákhoz alkalmasak. Az építkezéseken vagy a professzionális asztalosműhelyekben történő mindennapi használatra azonban mindenképpen előnyösebbek a kisméretű és könnyű ütvecsavarozók.

Nyomaték villamos gépekben

A villamos forgógépek nyomatékát a mágneses mező és az áramot vivő vezeték hozzák létre. A mágneses mezőt a gép álló- vagy forgórésze létesítheti, az áramot vivő vezeték lehet a forgórészen vagy az állórészen. A forgógép állórésze B mágneses indukciójú homogén mágneses teret létesít. A forgórészen két l m hatásos hosszúságú vezető van. Az I A áramerősség a két vezetőben ellentétes irányban folyik. A két erő erőpárt alkot, tehát nyomatékot létesít. Ha a gép hajtó nyomatékot fejt ki, akkor általában hat a tengelyére terhelő nyomaték is. Ha a villamos gép jelenti a terhelő nyomatékot, akkor hajtó nyomatékkal kell a tengelyét forgatni. A gép tengelyére tehát mindig két ellentétes irányú nyomaték hat.

Ha a villamos gép forog és a hajtó nyomatéka megegyezik a terhelő nyomatékkal, akkor a gép állandó fordulatszámmal forog. Azt a fordulatszámot, amely ilyenkor kialakul, munkaponti fordulatszámnak nevezzük. A hajtó és a terhelő nyomaték görbék metszéspontja pedig a munkapont. Labilis a munkapont, ha a munkaponti fordulatszámtól kisebb fordulatszámon a gép hajtó nyomatéka kisebb mint a terhelő nyomaték. Ha a fordulatszámot csökkentjük, akkor a gép megindul és az M stabilis munkapontig felgyorsul.

A nyomaték orientált szabályozás (FOC)

A FOC (Field Oriented Control) célja, hogy a szinkron és aszinkron motoroknál külön tudjuk szabályozni a nyomatékot szolgáltató és a mágneses fluxus elemeit. A FOC lehetővé teszi számunkra ezek függetlenítését. A felbontott mágneses és nyomaték fluxusokkal független nyomatékszabályozást hozhatunk létre. Ez a kifejezés azt mutatja, hogy a nyomaték akkor maximális, ha az állórész és a forgórész mágneses tere egymásra merőleges. Ha ezt a feltételt folyamatosan fenn tudjuk tartani a fluxus megfelelő orientációjával, akkor csökkenthetjük a nyomaték lüktetését. A FOC során az állórész áramát egy vektorral reprezentáljuk. Ehhez a háromfázisú idő és sebesség függő rendszert egy két-koordinátájú (d, és q) idő független rendszerré kell transzformálnunk. A FOC szabályozott motoroknak két referenciára van szüksége: a nyomaték referencia (q-val reprezentálva), és a fluxus referencia (d-vel reprezentálva). A felbontáshoz szükséges matematikai műveleteket a mikrokontroller végzi el.

Matematikai transzformációk az FOC-ban

Egy háromfázisú szinuszos rendszert tovább kell alakítani kétkoordinátás idő független rendszerré. Clarke transzformációnál egy másik referencia keretet veszünk fel két egymásra merőleges α,β tengellyel. Az α és a iránya megegyező. Park transzformáció során a merőleges α,β koordináta rendszert d,q forgó koordináta rendszerbe alakítjuk. Ha figyelembe vesszük, hogy a rotor fluxus egybe esik a d tengellyel, akkor a pillanatnyi áram vektor a d,q koordinátarendszerben ábrázolható. Ezek az egyenletek az α,β áramvektoroktól és a rotor fluxus pozíciójától függnek. Az áram, feszültség és rotor fluxus ábrázolható a d,q forgó keretben.

Rotor pozíció és FOC

A rotor pozíció a FOC szabályozáshoz elengedhetetlen információ. Szinkron gépeknél a rotor sebessége megegyezik a rotor fluxus sebességével és a rotor pozíciója is megegyezik a fluxus pozíciójával. A szinkron gépek pozícióját mérhetjük enkóderrel. Aszinkron gépeknél a rotor sebessége nem egyezik meg a rotor fluxus sebességével, így a rotor pozíció sem azonos a rotor fluxus pozícióval. Aszinkron gépek esetében általában az áramok méréséből kapott értékekkel számítjuk ki a rotor pozícióját. Ez jóval pontatlanabb érték, mint a szinkron gépeknél. A pozíció méréssel megvalósított szabályozó kör hatékonyabb szabályozást tesz lehetővé.

FOC rendszer fejlesztése és megvalósítása

Egy háromfázisú végfok fejlesztése magában foglalja a mezőorientált szabályozás alapjainak gyakorlati alkalmazását. Egy fejlesztő környezet háromfázisú (BLDC, AC, PMSM) motorokhoz készült 1,5 kW teljesítményig, 330 volt DC busz feszültséggel. A készlet fejlesztőkörnyezet révén nem stabil, és ipari környezetben egyáltalán nem használható, de rendelkezik a mezőorientált szabályozáshoz szükséges összes modullal. Hardveresen képes sebesség, nyomaték, és pozíciószabályozásra is. Egy háromfázisú végfok alapvetően rendelkezik egy egyenirányítóval a DC busz előállításához (egy vagy háromfázisú egyenirányító), egy háromfázisú inverterrel, az AC és PMSM motorok szinusz illetve a BLDC motorok trapéz feszültségének előállításához különböző frekvenciákon, és egy mikrokontrollerrel a mezőorientált számítások elvégzése miatt. Visszacsatolásként mérhetjük az áramot, a fázisok feszültségértékeit, a sebességet, pozíciót.

Fejlesztési kihívások és megoldások

A fejlesztő környezet tanulmányozása során rengeteg lehetséges hibát találtam. A legfőbb probléma az volt, hogy az elektromos zavarok miatt a processzor resetelte magát, egy nagyobb áramfelvétel, vagy feszültségingadozás esetén. A reset után, mivel a debugger a panelre volt kötve a processzor nem bootolt, így lábait lebegve hagyta. Ha véletlenszerűen egy félhíd alsó és felső PWM bemenete egyaránt magas jelet kapott az IGBT modul elégett a panelen, ami nagyon megnehezítette a mérést is, így fejlesztésre nem volt lehetőség. A hosszas tesztelés, alkatrészcsere és biztosítékok elégése után a panellal sikerült elérni a PMSM motor sebesség szabályozását. A Texas környezetben használt IGBT modul félhíd driverei high illetve low side PWM jelet kaptak, melyek egymásnak invertáltjai. A saját tervezésű végfok első verzióját kisebb (1 kW) teljesítményre méreteztem FET-ekkel és félhidanként in/sd bemenetű FET driverekkel, melyek egy PWM bemenetet és egy engedélyező jelet kapnak. Ezzel a konstrukcióval hardveresen kiküszöböltem a félhidak rövidre zárásának lehetőségét.

További probléma volt a processzor és az IGBT modul közös földje, amely tönkretette a mikrokontroller tápellátását és majdnem a magát a kontrollert is. A prototípuson a vezérlő elektronika és a teljesítmény elektronika összes jelét leválasztottam optocsatolókkal, beleértve az analóg jeleket is. További fontos kiegészítés a Texas modulhoz képest, hogy a rendszer rendelkezik fék ellenállással, amely a motor generátoros üzeme esetén visszatöltött energiát képes elnyelni, hogy a DC busz feszültsége ne emelkedhessen 350 volt fölé. A modul tervezése során fontos volt a félhidaknál az alsó és felső FET-ek kapcsolási idejének hangolása, az optoleválasztások pontossága, sebessége, a sönt ellenállások, a FET-ek, drivere, a fék ellenállás, az egyenirányító, a DC tápok, biztosíték méretezése, és a számítási kapacitás optimális megválasztása. A feladatra a Texas által ajánlott 32 bites 60 MHz-es TMS320F28035 processzort választottam. A gyártó kiadta az opensource mezőorientált motor control könyvtárát. Ezeket szabadon felhasználhatom a munkám során. A forráskódok egyedül pozíciószabályozással nem rendelkeznek, de ennek felépítése a sebesség szabályozó kör felé már nem nagy feladat. A kapcsolási rajz hosszas tervezése után a nyomtatott áramkör routolása még nagyobb figyelmet igényelt a teljesítmények, zavarvédettség, földek tápok és a nagyfrekvenciás analóg illetve digitális jelek miatt.

A vezérlő és teljesítmény elektronika felépítése

A vezérlő elektronika és a teljesítmény elektronika külön nyomtatott áramkörön kapott helyet. A vezérlő elektronikán van a Texas DSP, a DSP tápellátása, debugger ledek, processzor specifikus konfiguráló jumperek, Jtag csatlakozó, és az oszcillátor. A DSP megmaradt lábait kivezettem a kártya csatlakozóira. A processzor analóg modulja kaphat alsó és felső mérési referenciát kívülről, illetve a nyomtatott áramkörről analóg földet és 3,3 V-os tápot szintén referenciaként. Ennek beállítására további jumperekkel van lehetőség. A processzor alatt közvetlenül földfólia helyezkedik el. A nyomtatott áramkör másik oldalán pedig ugyanott tápfólia található. A két fólia közt minden táplábnál elhelyeztem egy-egy 100 nF-os hidegítő kondenzátort.

A teljesítmény elektronika nyomtatott áramkörén helyezkedik el a vezérlő elektronika csatlakozóinak párja. A vezérlő elektronika tápját 24 V DC-ből stabilizálom. Ez látja el táppal az USB-Uart átalakítót, a CAN kommunikációt, a control kártyát, és az optoleválasztások vezérlő elektronikai oldalát. A végfok fogad enkóder és hall jeleket. Méri a DC busz és a fázisok feszültségét, valamint áramát. A rendszer teljesítmény tápja 230 V AC egy biztosíték után fojtótekercsen, valamint egyenirányítón halad át. A FET driverek és egyéb periféria áramkörök tápellátását egy kisméretű transzformátor biztosítja, így a rendszernek csak 24 V DC és 230 V AC tápot kell adni. Található a rendszerben még fék ellenállás, a hozzá tartozó analóg komparátoros áramkör és ventilátor. A teljesítmény elektronika nyomtatott áramkörének tervezése során figyelni kellett az egyes részegységek izolálására. A nyomtatott áramkör egyik végén kapott helyen a DC-busz és a többi teljesítmény táp, illetve teljesítmény elektronikai elem. Középen helyezkedik el a háromfázisú inverter. A másik végén található a vezérlő elektronika.

tags: #nyomatek #orientalt #szabalyzas