NAPĘD 

ELEKTRYCZNY

Teresa Orłowska-Kowalska, 

prof. dr hab. inż.

Zakład Napędów Elektrycznych

http://zne.imne.pwr.wroc.pl

godz. konsultacji:  wt.11-13, 

czw.11-13

 

 

 

WYKŁAD 8

Silnik szeregowy prądu 

stałego

ze sterowaniem 

impulsowym

 

 

Sterowanie napięciowe - 

przekształtniki impulsowe

Regulacja średniej wartości napięcia na 

zaciskach twornika -cykliczne załączanie i 

wyłączanie napięcia o stałej wartości - 

tyrystorowe lub tranzystorowe impulsowe 

sterowniki napięcia (impulsatory, przerywacze, 

czopery). 

Stosuje się:
- zmianę szerokości impulsów przy stałej 

częstotliwości impulsowania f, 

-  zmianę częstotliwości impulsowania przy 

stałej szerokości impulsów 

- zmianę częstotliwości impulsowania przy 

jednoczesnej zmianie częstotliwości 

impulsowania i szerokości impulsów. 

Amplituda napięcia jest stała i równa napięciu 

zasilającemu. 

 

 

Przekształtniki impulsowe

 

Średnia wartość napięcia wyjściowego:

(1)

gdzie:
                  – okres impulsowania,
                  – względny czas załączenia ( wsp. 

wypełnienia).

 

,

1

max

max

1

0

śr

U

U

T

t

dt

t

U

T

U

i

T

i

i











f

T

i

/

1



i

T

t /

1





 

 

Przekształtniki impulsowe

 

Zakres zmian wypełnienia impulsów, a tym 

samym zakres zmian napięcia wyjściowego, 

wynosi:

0  



  1,

0  U

śr

  U

max 

.

Regulacja impulsowa napięcia na zaciskach 

silnika wykazuje wiele zalet w porównaniu z 

metodami tradycyjnymi:

 umożliwia realizację bezstopniowego rozruchu, 

regulację prędkości kątowej, hamowania oraz 

pracy nawrotnej silnika,

 powoduje zmniejszenie energochłonności 

układu napędowego w wyniku eliminacji strat 

podczas rozruchu i regulacji prędkości 

kątowej,

 umożliwia realizację zamkniętych układów 

regulacji,

 sterowniki impulsowe mają niewielkie wymiary 

i ciężar.

 

 

Układy połączeń sterowników z SSz

 

 

a- układ do 

regulacji 
prędkości od 0 
do 



N

b- układ do 

hamowania dyn. 

z płynną regul. i

t

 

w wyniku 

zmiany wartości 

R modulowanej, 

(a więc 

momentu 

hamującego)

c- układ do 

hamowania z 

częściowym 

zwrotem energii 
do sieci.

 

 

 

a)

1

A

2

B

1

D

2

D

U

M

0

D

ST

M

ST

R

U

M

0

D

ST

b)

c)

1

A

2

B

1

D

2

D

1

A

2

B

1

D

2

D

 

 

Przebieg napięcia i prądu SSz 

zasilanego 

ze sterownika impulsowego

Przebiegi prądowe 

rozpatruje się dla 
dwóch stanów pracy 
sterownika: 

 dla stanu załączenia 

sterownika: 0  t  t

1

,

 dla stanu wyłączenia 

sterownika: t

1

  t  T.

gdzie:





,

1

1

e

T

t

n

n

e

I

I

I

i













,

 

2

2

m

T

t

m

I

e

I

I

i

e













K

c

R

Φ

c

U

I

e

t

e

n







0





K

c

R

Φ

c

I

e

t

e

m





0

 

 

Przekształtniki impulsowe

 

Z zależności tych można określić:
• średnią wartość prądu 

• skuteczną wartość prądu 

• moment 

• prędkość kątową silnika:

gdzie:                            - aproksymacja 

nieliniowej ch-ki 

magnesowania





,

1

2

1

śr

t

I

t

I

T

I

m

n

i







 



,

1

2

2

2

sk

I

I

I

I

T

T

I

I

m

n

e

n













,

2

sk

śr

0

śr

KI

I

Φ

c

M

e









.

śr

0

śr

I

K

Φ

c

R

I

U

e











,

0

Ki

Φ

Φ





 

 

Przekształtniki impulsowe

 

W praktycznych układach sterowników impulsowych 

przeznaczonych do zasilania silników szeregowych można 

wyróżnić dwa podstawowe rozwiązania:

 sterowniki impulsowe prądu stałego z zastosowaniem 

tyrystorów mocy;

 sterowniki impulsowe wykonane z zastosowaniem 

tranzystorów mocy.

Okres impulsowania w sterownikach tyrystorowych < 

1000 Hz. Stosunkowo niska częstotliwość impulsowania 

powoduje, że w sterownikach tyrystorowych stosowane są 

dodatkowe dławiki w obwodzie twornika silnika, aby 

utrzymać ciągłość prądu i ograniczyć pulsację. 

W sterownikach impulsowych dużej mocy, przeznaczonych 

do napędów trakcyjnych, stosowane są obecnie układy z 

tyrystorami GTO.

 

 

SSz prądu stałego pracują bardzo często w napędach 

trakcyjnych – ze względów bezpieczeństwa – wymagane 

jest hamowanie dynamiczne. Hamowanie to może być 

łatwo zrealizowane w układach tranzystorowych 

sterowników napięcia (schemat b) 

 

 

WYKŁAD 8

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ

- czas na 

odpoczyne

k....