|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Регулятор електроприводу. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Електродвигуни Регулятор частоти обертання двигуна, що стабілізує його швидкість при зміні навантаження, істотно підвищує експлуатаційні можливості таких побутових приладів, як електродриль, електропила, кухонний комбайн і т. д. Відомий простий і ефективний однонапівперіодний регулятор колекторного електродвигуна послідовного збудження за величиною проти-ЕРС, що виникає не на роторі двигуна і залежить від його навантаження. На жаль, такому регулятору властивий істотний недолік - у ньому використовується високочутливий тиристор зі струмом відкриття менше 100 мкА. Підібрати йому заміну практично неможливо. У статті автор пропонує свій варіант схемотехнічного рішення регулятору, в якому зняті обмеження не параметри тиристора. Перш ніж перейти до опису модернізованого регулятора електроприводу, коротко зупинимося на принципі дії простого регулюючого пристрою [1]. Його важлива схема наведена на рис. 1. Це - міст, ліве плече якого утворене дільником напруги мережі R1 - R2C1 - VD1, а праве - тиристором VS1 та двигуном М1. Керуючий перехід тиристора включений у діагональ моста. Відкриваючий тиристор сигнал являє собою суму сигналів, що складаються в протифазі: напруги мережі, що встановлюється двигуном резистора R2, і проти-ЕРС з ротора електродвигуна. При незмінності напруги міст збалансований і частота обертання двигуна також не змінюється. Збільшення навантаження на валу двигуна знижує його оберти та зменшує відповідно величину проти-ЕРС, що призводить до розбалансу моста. В результаті сигнал, що надходить на керуючий перехід тиристора, зростає, і в наступному позитивному напівперіоді він відкривається з меншою затримкою, збільшуючи таким чином потужність, що підводиться до двигуна. Через війну зниження частоти обертання двигуна через збільшення навантаження виявляється значно меншим, ніж було за відсутності регулятора.
У разі регулювання виходить досить стійким, оскільки неузгодженість усувається у кожному позитивному напівперіоді мережного напруги. Найбільше ефект стабілізації виражений при малій та середній частотах обертання двигуна. З підвищенням регулювальної напруги на резисторі R2 та збільшенням числа обертів двигуна ступінь підтримки незмінної швидкості двигуна погіршується. Тиристор VS1 в регуляторі виконує дві функції: порогову - за сигналом неузгодженості моста і силову - по комутованого струму через двигун. Діоди VD1, VD2 забезпечують однополуперіодний режим роботи пристрою, оскільки порівняння напруги від резистора R2 і проти-ЕРС можливе тільки за відсутності струму через двигун. Конденсатор С1 в дільнику напруги мережі розширює зону регулювання у бік малих швидкостей, а конденсатор С2 в ланцюзі електрода керуючого тиристора знижує чутливість регулятора до іскріння щіток двигуна. Однонапівперіодний режим двигуна призводить до зниження потужності, що віддається. Для досягнення максимальної потужності та швидкості слід зашунтувати тиристор, натиснувши кнопку SA1. У цьому випадку на двигун будуть подаватися обидві напівхвилі напруги мережі. Як вказувалося, основний недолік розглянутого регулятора полягає в необхідності використання високочутливого тиристора зі струмом відкривання менше 100 мкА, який практично нічим замінити. Введення транзисторного аналога тиристора дозволяє зняти обмеження на параметри відкривання VS1 за збереження тих самих регулювальних характеристик. Установка стабілітрона в дільник напруги мережі знижує зміни швидкості двигуна при коливаннях напруги живлення. Схема модернізованого регулятора представлена рис. 2. Як і розглянутий вище пристрій, регулятор працює тільки при позитивній напівхвилі напруги мережі.
Напруга неузгодження мосту через діод VD2 і резистор R10 надходить до переходу база - емітер транзистора VT2. Чутливість даного пристрою та якість його регулювання вища, тому що напруга відкривання транзисторів істотно менша, ніж у тиристорів. Струм управління за аналогією з регулятором, представленим на рис. 1 обраний рівним 0,1 мА шляхом шунтування переходу транзистора резистором R7. Якщо напруга, що надходить з двигуна резистора R2, вище напруги на роторі двигуна, то транзистор VT2 відкривається та відкриває VT1. Ці прилади утворюють аналог тиристора і при включенні формують потужний імпульс розрядного струму конденсатора C3, який через струмообмежуючий резистор R9 надходить на електрод керуючий симістора VS1. Симистор включається, на двигун подається напруга, і його оборотів збільшується. Якщо напруга на резисторі R2 нижче, ніж на роторі двигуна, симістор не включиться, число обертів скоротиться. Накопичувальний конденсатор C3 заряджається від мережі через резистор R5. Стабілітрон VD4 обмежує напругу на конденсаторі на рівні, що дещо перевищує можливу напругу відкривання симісторів або тиристорів. Крім того, стабілітрон виключає появу зворотної напруги на транзисторах підсилювача. Конденсатор С4, крім зниження перешкод від іскріння щіток двигуна, виконує функцію інтегрування ланцюга зворотного зв'язку. Збільшення його ємності підвищує стійкість регулятора, що буває потрібно у разі поганого контакту щіток, що супроводжується їх сильним іскрінням, або при встановленні гранично малих швидкостей, коли може виникнути так зване "хитання" обертів. Однак слід пам'ятати, що зі збільшенням ємності конденсатора С4 динамічні характеристики приводу погіршуються і якість стабілізації знижується. Постійна ланцюга R5C3 така, що конденсатор C3 заряджається швидше заряду конденсатора С4. Це зроблено для того, щоб у будь-який можливий момент відкривання транзистора VT2 на конденсаторі C3 вже була присутня робоча напруга, необхідна для вироблення пускового імпульсу. Іноді така умова може бути порушена при різкому розбалансі моста - при загальмованому двигуні (низький опір ротора) та максимальній напрузі на двигуні резистора R2 (великий струм від дільника, що відкриває). В результаті транзистори відкриваються до завершення зарядки конденсатора C3, напруга на ньому відсутня, імпульс розрядного струму не формується. Струм, що протікає через резистор R5, достатній для утримання відкритого стану транзисторів, але малий для включення симістора, тому двигун не обертається. Подібну можливість можна розцінити як позитивну, оскільки в цьому випадку при заклиниванні приводу двигун відключається. Якщо вона небажана, її усувають деяким зниженням опорів резисторів R5 - R7 і (або) підвищенням опору резистора R1. Величина і форма напруги на резисторі R2 практично не залежать від зміни напруги мережі завдяки наявності обмежувача R4 - VD1. В результаті коливання напруги живлення не призводять до нестабільності встановлюваного фазового кута відкривання симістора. Істотно знижується і нестабільність за напругою мережі швидкості двигуна, що встановлюється. При незмінному фазовому вугіллі швидкість змінюється лише за рахунок зміни амплітуди напруги на двигуні. Особливість описуваного регулятора полягає у застосуванні симистора. Справа в тому, що комутація максимальної швидкості замиканням ланцюга анод-катод передбачає наявність контактів SA1 миттєвої дії з достатньою розривною потужністю. При іншому виконанні контактів може виникати іскріння чи електрична дуга. Остання вкрай небажана, оскільки призводить до підгару контактів та друкованої плати і, отже, є пожежонебезпечною. Симістор дозволяє перенести комутацію в ланцюг керуючого електрода, що повністю виключає іскріння в контактах, спрощує їх конструкцію і прив'язку до регулювального резистори R2. При регулюванні симістор працює як тиристор, а при замиканні контактів пропускає на двигун змінний струм. Транзистори під час відкритого стану симістора блокуються та не функціонують. Показане на схемі регулятора включення статорної та роторної обмоток оптимально для двигунів з окремо виведеними кінцями обмоток. При застосуванні двигунів з внутрішнім з'єднанням роторної і обмоток статорної їх підключають на місце показаної на схемі роторної обмотки, а ланцюг статорної обмотки замінюють перемичкою. Однак через наявність обмотки статора в ланцюгу зворотного зв'язку останній варіант регулятора має дещо гірші характеристики регулювання швидкості. Конденсатори С2 С6 усувають перешкоди, а ланцюжок R11C5 пригнічує іскріння щіток. Резистор R1 обмежує межі регулювання відкритого стану симистора початком позитивного напівперіоду. При зростанні навантаження на валу проти-ЕРС двигуна додатково зрушує момент відмикання симистора до початку напівперіоду щодо положення, що задається регулювальним резистором R2 на холостому ході. Якщо резистор R1 був обраний на холостому ходу, то під навантаженням проти-ЕРС хіба що переносить момент відкривання симістор за початок напівперіоду. В результаті він відкривається через період і виникає провал (зменшення) швидкості у верхньому положенні движка резистора R2. Це усувається збільшенням опору резистора R1. Під час розробки регулятор випробовувався з різними колекторними електродвигунами: ДК77 (для побутових електроприладів та електроінструменту), МШ-2 (для швейних машин) і навіть із двигуном паралельного збудження СЛ261М. Управління такими суттєво різними двигунами не вимагало внесення будь-яких змін до регулятора. При використанні двигуна з паралельним збудженням слід мати на увазі, що його обмотка статора повинна запитуватися від окремого зовнішнього джерела і притому до подачі напруги через регулятор на якір. Можливості регулятора ілюструють навантажувальні характеристики (суцільною лінією без VD1, штриховий з VD1), зняті з двигуном ДК77-280-12 при швидкості, що встановлюється на холостому ході, 1500 об/хв і різній напрузі мережі (рис. 3). Цей двигун потужністю 400 Вт при швидкості 1200 об/хв легко гальмується покладеною на його вал рукою аж до повної зупинки, якщо живлення на нього подавати через автотрансформатор, встановлюючи на холостому ходу ту ж швидкість 1500 об/хв.
При незначному ускладненні щодо прототипу регулятор абсолютно некритичний до розкидання параметрів елементів. Як симісторів застосовні ТС, ТС2, 2ТС112 і ТС106 на струми 6,3-10-16 А, а також КУ208Г або 2У208Г на 5 А. Можна також використовувати тиристори КУ201Л, 2У201Л, КУ202Н-М2 за умови встановлення замикача ланцюгом "анод-катод". Необхідність тепловідведення визначається величиною струму навантаження. Транзистори повинні допускати струм не нижче 250 мА і напруга не менше 15 В. Функції VT1 можуть виконувати КТ350А, КТ209 (А-М), КТ501А, КТ502А (Б-Е), КТ661 А, КТ681А та інші, а VT2 - КТ -Е), КТ503А, КТ645А (Б), КТ660А (Б) та інші з аналогічними характеристиками. Діоди можуть бути на струм не нижче 10 мА і напруга не менше 400 В - КД105 (Б-Г), КД209 (А-В), КД221 (В-Г), КД226 (В-Д), Д209, Д210, Д211, Д226, Д237 (Б-В). Стабілітрон VD1 підійде на напругу стабілізації 120...180 В (КС630А, КС650А, КС680А, 2С920А, 2С950А, 2С980А) і може бути замінений ланцюжком послідовно включених малопотужних150 стабілітронівXNUMX на сумарну напругу. Стабілітрон VD4 - будь-який малопотужний з напругою стабілізації 9...11, крім термокомпенсованих. Конденсатори С1-С4 – керамічні КМ, КМ-6, К10-17 або плівкові К73-17. Конденсатори С5, С6 - К73-17 з номінальною напругою 630 (конденсатори інших типів і К73-17 на меншу номінальну напругу використовувати не можна). Постійні резистори - МЛТ чи будь-які інші. Резистор R2 - РП1-64А, він може бути замінений будь-яким недротяним змінним резистором з лінійною характеристикою (СПЗ-4М, СПЗ-6, СПЗ-9 та ін.). Вибір резистора зі зворотно-рифмічною характеристикою (В) дозволить розширити плавність регулювання в зоні малих швидкостей двигуна. Підстроювальний резистор R3 – СПЗ-27, СПЗ-38. Його можна замінити підібраним постійним резистором. Замикач максимальної швидкості SA1 виконаний у вигляді рухомого пружинного пластинчастого контакту та нерухомої стійки на платі регулятора. Між резистором R2 та рухомим контактом знаходиться перехідна пластмасова втулка з кулачком, що забезпечує замикання рухомого контакту зі стійкою у верхньому за схемою положення змінного резистора R2. При налагодженні регулятора двигун резистора R2 слід встановити в нижнє за схемою положення і підстроювальним резистором R3 виставити бажану мінімальну швидкість обертання двигуна. Далі, змінюючи положення двигуна резистора R2, слід перевірити зміну оборотів від мінімальних до максимальних, відсутність "качання" оборотів на мінімальній швидкості без навантаження, відсутність "провалу" в оборотах на максимальній швидкості однонапівперіодного режиму під навантаженням, а також спрацьовування контактів максимальної швидкості. Гойдання усувається збільшенням ємності конденсатора С4, а провал - збільшенням опору резистора R1, після чого знову уточнюють положення двигуна резистора R3. На закінчення необхідно відзначити, що в регуляторах даного типу таходатчик є виконавчий електродвигун і напруга зворотного зв'язку визначається залишковою намагніченістю магнітопроводу двигуна і стабільністю щіткового контакту. З цієї причини якість регулювання безпосередньо залежить від зазначених характеристик двигуна. Однак гранична простота пристрою керування та хороші навантажувальні характеристики повністю компенсують цей недолік. література
Автор: В.Жгулєв, м. Серпухів Московської обл.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Плазма з надшвидким механізмом охолодження ▪ AMD припиняє випуск процесорів Athlon 500 мГц ▪ Новий спосіб отримання аерографену
▪ розділ сайту Відеотехніка. Добірка статей ▪ стаття Муза помсти та смутку. Крилатий вислів ▪ стаття Скільки очей у риби чотириочки? Детальна відповідь ▪ стаття Директор (керівник). Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Малосигнальний тракт трансівера Аматор ЕМФ-М. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page