Шим-регулятор: принцип дії і сфера застосування
Сам принцип широтно-імпульсного моделювання (ШІМ) відомий вже давно, але застосовуватися в різних схемах він став відносно недавно. Він є ключовим моментом для роботи багатьох пристроїв, що використовуються в різних сферах: джерела безперебійного живлення різної потужності, частотні перетворювачі, системи регулювання напруги, струму або оборотів, лабораторні перетворювачі частоти і т.д. Він прекрасно показав себе в автомобілебудуванні і на виробництві в якості елемента для управління роботою як сервісних, так і потужних електродвигунів. ШІМ-регулятор добре зарекомендував себе при роботі в різних ланцюгах.
Давайте розглянемо декілька практичних прикладів, які показують, як можна регулювати швидкість обертання електродвигуна за допомогою електронних схем, до складу яких входить ШІМ-регулятор. Припустимо, що вам необхідно змінити обороти електродвигуна в системі опалення салону вашого автомобіля. Досить корисне удосконалення, чи не так? Особливо в міжсезоння, коли хочеться регулювати температуру в салоні плавно. Двигун постійного струму, встановлений в цій системі, дозволяє змінювати обороти, але необхідно вплинути на його ЕРС. За допомогою сучасних електронних елементів це завдання легко виконати. Для цього в ланцюг харчування двигуна включається потужний польовий транзистор. Управляє ним, як ви вже здогадалися, шим регулятор оборотів. З його допомогою можна змінювати обороти електродвигуна в широких межах.
Яким чином працює ШІМ-регулятор в ланцюгах змінного струму? У цьому випадку використовується дещо інша схема регулювання, але принцип роботи залишається тим же. Як приклад можна розглянути роботу частотного перетворювача. Такі пристрої широко застосовуються на виробництві для регулювання швидкості двигунів. Для початку трифазну напругу випрямляється за допомогою моста Ларіонова і частково згладжується. І тільки після цього подається на потужну двополярного збірку або модуль на базі польових транзисторів. Управляє ж їм ШІМ-регулятор напруги, зібраний на базі мікроконтролера. Він і формує контрольні імпульси, їх ширину і частоту, необхідну для формування певної швидкості електродвигуна.
На жаль, крім хороших експлуатаційних характеристик, в схемах, де використовується ШІМ-регулятор зазвичай з`являються сильні перешкоди в силовому ланцюзі. Це пов`язано з наявністю індуктивності в обмотках електродвигунів і самої лінії. Борються з цим найрізноманітнішими схемними рішеннями: встановлюють потужні мережеві фільтри в ланцюгах змінного струму або ставлять зворотний діод паралельно двигуну в ланцюгах постійного електроживлення.
Такі схеми відрізняються досить високою надійністю в роботі і є інноваційними в сфері управління електроприводами різної потужності. Вони досить компактні і добре керовані. Останні модифікації таких пристроїв широко застосовуються на виробництві.
