3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Регуляторы оборотов коллекторного двигателя своими руками

Регуляторы оборотов коллекторного двигателя своими руками.

Универсальные коллекторные двигатели с последовательным возбуждением (щеточные) применяются в различных электроинструментах. Это пылесосы, миксеры, дрели, болгарки и другие устройства. Во время эксплуатации этих инструментов часто возникает потребность их работы с меньшими оборотами электродвигателя.
Предлагается две конструкции регуляторов оборотов коллекторного двигателя.

В первом регуляторе оборотов двигателя плавное регулирование числа оборотов вала коллекторного двигателя с автоматической стабилизацией их при выбранном режиме работы можно осуществлять при помощи простого тиристорного регулятора.

Сперва рассмотрим работу регулятора оборотов без конденсатора С1 .
Основой регулятора является тринистор ( VT1 ), регулируемый фазовым управлением. Коллекторный двигатель включен последовательно тринистору, поэтому питание его осуществляется однополупериодным напряжением.
При вращении двигателя на его клеммах из-за остаточной намагниченности возникает противо-электродвижующая сила (э.д.с.) uд , которая пропорциональна скорости вращения вала. Принцип действия регулятора оборотов коллекторного двигателя основан на сравнении uд с опорным напряжением Uоп , подаваемым на управляющий электрод тринистора с движка потенциометра R2 . В регуляторе вращения осуществляется выделение разностного сигнала uу=Uоп-uд , который используется для фазового управления тринистором, что и обеспечивает возможность регулировки подводимой мощности к электродвигателю.
Благодаря диоду VD1 через резисторы R1 и R2 протекает только положительный полупериод и Uоп достигнет максимального значения тогда, когда амплитудное напряжение сети будет наибольшим.
Если остаточная противо-э.д.с. uд двигателя больше, чем величина Uоп (т.е. если скорость вращения превышает некоторое установленное значение), тогда диод VD2 будет закрыт, т.к. потенциал на аноде диода будет меньше чем на катоде ( Uоп-uд ) и сигнал на управляющий электрод тринистора не подается. Тринистор закрыт, питание на двигатель не поступает и скорость вращения уменьшается до тех пор, пока противо-э.д.с. uд не станет меньше Uоп и диод VD2 будет включен в прямом направлении. На управление тринистора поступит отпирающее напряжение и на коллекторный двигатель будет подано питание.
Нужно отметить, что на тринисторе наибольший угол отпирания составляет φ=90 , при котором подводится наименьшая мощность. Если на вал электродвигателя нагрузка увеличивается, тогда скорость вращения двигателя уменьшается и, соответственно, противо-э.д.с. так-же уменьшается. Тринистор отпирается с меньшей задержкой ( φ ) увеличивая подводящую мощность к двигателю.

При малой нагрузке двигателя и при малой его скорости (по схеме движок потенциометра R2 находится в крайне нижнем положении), двигатель за четверть периода ( φ=90 ), в течении которого к нему подводится мощность, может сильно увеличить свою скорость. Понадобится время, чтобы скорость вала снизилась до установленного значения и тиристор открылся. Поэтому нет стабильности заданного режима и появляется «качание» скорости двигателя.
Для стабилизации режима нужно уменьшить интервал времени, в течении которого мощность подается на двигатель, т.е. сделать угол отпирания φ>90 .
Это можно сделать с добавлением в схему конденсатора С1 для создания фазосдвигающей RC цепочки, которая увеличивает угол задержки. В данной схеме эта цепочка состоит из резисторов R1, R2 и конденсатора С1 , напряжение на котором будет сдвинуто на угол, определяемой постоянной времени цепи (R1+R2)C1 и позволяющая изменять ток двигателя от максимального значения почти до нуля.
При замыкании выключателя SA1 можно отключить регулятор оборотов от двигателя.

В регуляторе оборотов коллекторного двигателя применены следующие элементы:
R1=7 кОм мощностью 4Вт (собран из двух параллельно соединенных резисторов 12кОм и 18кОм, тип МЛТ мощностью по 2Вт);
R2=2,2 кОм, потенциометр тип СП, 1Вт; Вторая схема регулятора оборотов коллекторного двигателя собранный на однопереходном транзисторе (ОПТ) VT1 , может применяться как для регулировки скорости вращения вала двигателей и как регулятор мощности нагревательных приборов.

Особенность этого регулятора — стабилизация напряжения на нагрузке при изменении напряжения питающей сети.
В этой схеме ОПТ применяется в качестве источника управляющих импульсов для фазоимпульсного регулирования. Подробно узнать как работает генератор на ОПТ можно посмотрев ссылку про однопереходной транзистор.

Устройство управления питанием от стабилизатора напряжения ( VD5, VD6 ) обеспечивает стабильность точки открытия тиристора при изменении напряжения в сети. Для того, чтобы стабилизировать напряжение нагрузки, включены рeзисторы R3 и R4 . Резисторы R4 и R5 образует делитель, определяющий междубазовое напряжение на однопереходном транзисторе, а R3 осуществляет подключение напряжения сети.
Например : при повышении напряжения в сети повышается и междубазовое напряжение на транзисторе VT1 . Cледовательно, повышается и пороговое напряжение для его открытия. Это приводит к задержке открытия тиристора и уменьшает напряжение подаваемое в нагрузку, т.е. осуществляется стабилизация напряжения в нагрузке.
Поскольку параметры транзистора могут быть значительно отличаться от номинальных значений , сопротивление R3 необходимо подобрать так, чтобы получить стабилизированное выходное напряжение.

Резистор 22 кОм /4Вт можно составить из двух последовательно включенных резисторов по 11кОм/2вт.
Диоды и тиристор можно использовать любые на напряжение не менее 300 вольт и током 10 ампер.
Можно заменить: тиристор — на КУ202Н, диоды — на Д246А, Д247, а стабилитроны — на Д814Г.
Регулятор может работать на нагрузку от 50 до 1200 ВТ, но нужно иметь в виду , что при мощности более 400Вт необходимо принимать меры по охлаждению тринистора и диодов.

Схема тиристорной регулировки скорости электродвигателя

Регуляторы скорости тиристорные РСТ дроссельного электропривода предназначены для обеспечения ступенчатого или плавного регулирования скорости вала асинхронного электродвигателя с фазным ротором, в цепи ротора которого включен пусковой дроссель. Регуляторы РСТ применяются только совместно с пусковым дросселем для создания пониженных скоростей в диапазоне D = 1:40.

Читайте так же:
Регулировка топливной системы инжектора

Регулятор может быть использован для оснащения механизмов подъема, передвижения моста, тележки кранов, для механизмов металлургического и машиностроительных производств, требующих изменения скоростных режимов работы оборудования

Для механизмов передвижения (передвижение моста крана, тележки, поворота и т.д.) можно сформировать до трех пониженных скоростей и полную скорость на дроссельной характеристике в обоих направлениях движения.

Для механизмов подъема можно сформировать две пониженные скорости на подъем, две пониженные скорости на спуск и полную скорость на дроссельной характеристике в обоих направлениях.

Для механизмов передвижения в регуляторе РСТ имеется функция плавного увеличения момента, позволяющая осуществлять плавный пуск электродвигателя без рывков и ударов, тем самым уменьшая нагрузку на механическую часть привода. При торможении в режиме противовключением функция плавного увеличения момента срезает первичный бросок тормозного тока и момента, обеспечивая плавное, но интенсивное торможение. В данном случае режим противовключения совершенно безопасен для электродвигателя и механизма.

При модернизации устаревшего оборудования регулятор совместно с пусковым дросселем предназначен для замены шкафов с сопротивлениями для роторной цепи и контакторами, обслуживающими их переключение. При такой замене увеличивается надежность работы привода и его межремонтный срок эксплуатации.

Регулятор состоит из двух частей: силового блока и панели управления. Силовой блок представляет собой сборку силовых тиристоров, размещенных на охладителе, и имеет входы для подключения силовых цепей и цепей управления тиристорами. Плата управления является цифровым одноплатным микроконтроллером и служит для управления тиристорами силового блока. Функциональная схема регулятора скорости показана на рис.1.

Схема функциональная дроссельного электропривода с тиристорным регулятором скорости.

Рис.1 Схема функциональная дроссельного электропривода с тиристорным регулятором скорости.

В настоящее время нашим предприятием выпускается две модели тиристорных регуляторов скорости — РСТ10 и РСТ20. Регулятор РСТ10 является базовой моделью. Настройка его параметров осуществляется с помощью потенциометров на панели управления. Регулятор скорости РСТ20 является следующим поколением данного оборудования и отличается:

  • Настройкой параметров регулятора в цифровом виде с помощью выносного программатора и светодиодного дисплея, что значительно облегчает наладку и последующую эксплуатацию привода.
  • Улучшеными рабочими характеристиками во всем диапазоне скоростей и моментов.
  • Более мощными драйверами силовых тиристоров, что повышает надежность силовой части РСТ20.

Таблица 1 — Основные параметры регуляторов скорости тиристорных РСТ.

Тип регулятора РСТ20РСТ20-01РСТ20-02РСТ20-03РСТ20-04РСТ20-05
Номинальная мощность электродвигателя, кВтдо 11до 22до 37до 90до 160
Номинальный ток ротора, А (не более)4565100200250
Максимальное роторное напряжение, В440
Число включений в часбез ограничений
Класс тиристоровне ниже 10
Метод управления тиристорамифазовый, ключевой
Дроссели типа ДПД (выбираются заказчиком)ДПД1, ДПД2, ДПД3ДПД4, ДПД5ДПД5, ДПД6, ДПД7ДПД7, ДПД8ДПД8
Габаритные размеры силового блока БС. ДxШxВ, мм240±5 130±5 145±5240±5 170±5 145±5300±5 170±5 155±5360±5 175±5 175±5705±5 280±5 240±5
Габаритные размеры платы управления ПУ (мм).206x160x40
Питание платы управления
Напряжение питания платы управления380/220 В ± 10% (50 Гц ± 5%)
Потребляемая мощность, ВтНе более 30
Входы управления ПУ
Количество и тип входов управления5, сухой контакт
Напряжение встроенного источника питания24 В
Ток во включенном состоянии12 мА
Выход управления ПУ
ТипРеле, перекидной контакт
Максимальный коммутируемый ток8 А, переменный
Максимальное комутируемое напряжение250 В, 50 Гц
Параметры окружающей среды
Диапазон рабочих температур °С-40…+60
Относительная влажностьне более 90%
Атмосферное давление84…106,7 кПа
Степень пылевлагозащитыIP00

Структура типового обозначения тиристорного регулятора скорости:

РСТХХ-ХХ-ХХ-IPХХ-ХХХХ — ТУ 3428-004-36922169-2010

ХХ — порядковый номер серии (10 или 20).

ХХ — тип регулятора:

01 — для двигателя до 11 кВт;

02 — для двигателя до 22 кВт;

03 — для двигателя до 37 кВт;

04 — для двигателя до 90 кВт;

05 — для двигателя до 160 кВт.

ХХ — тип модификации:

ПО — регулятор скорости на подъем;

ПЕ — регулятор скорости на передвижение.

IPХХ — степень защиты по ГОСТ 14254:

ХХХХ — климатическое исполнение по ГОСТ 15150:

Пример обозначения регулятора для двигателя механизма подъема мощностью 15 кВт для поставок в районы с умеренным климатом:

РСТ10-02-ПО-IP00-У2 ТУ 3428-004-36922169-2010

При заказе регулятора и записи его в документации другого изделия указывается наименование, тип дросселя по ТУ 3428-002-36922169-2010, тип регулятора, тип механизма, тип модификации, степень защиты и климатическое исполнение, номер технических условий.

Тиристорный электропривод постоянного тока с микропроцессорным управлением

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к областям автоматизированного электропривода и преобразовательной техники. Устройство содержит электродвигатель, соединенный соответственно с якорным тиристорным преобразователем и тиристорным возбудителем, силовые входы которых подключены к питающей сети, а их управляющие входы через импульсные трансформаторы соединены с выходами блока микропроцессорного управления, входы которого подключены к выходам датчиков контролируемых величин электропривода, к аналоговому тахогенератору и к пульту управления, аналоговый регулятор скорости, входы которого подключены соответственно к тахогенератору и аналоговому выходу пульта управления, а выход — к аналоговому входу микропроцессорного блока управления, при этом цифровой вход последнего соединен с цифровым выходом пульта управления. В устройстве аналоговый регулятор скорости может выполняться программируемым с управлением от блока микропроцессорного управления.

Читайте так же:
Регулировка скоростей на оке

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к областям автоматизированного электропривода и преобразовательной техники.

Известен электропривод с микропроцессорной системой управления (МПСУ) тиристорным электроприводом [1], содержащий тиристорный преобразователь, МПСУ, датчики регулируемых величин (тока, скорости двигателя и др.) и пульт управления. В МПСУ реализуются система импульсно-фазового регулирования угла управления тиристорного преобразователя, регуляторы тока и скорости, устройства раздельного управления комплектами тиристоров преобразователя и устройства защиты. В качестве датчика скорости используется аналоговый тахогенератор, подключенный к МПСУ через АЦП.

Недостатком данного устройства является ограниченный диапазон регулирования минимальной скорости двигателя, который имеет место из-за недостаточной точности измерения при помощи АЦП сигналов низкого уровня, например, 1-10 мВ.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному решению и взятым за прототип является тиристорный электропривод по [2]. Функциональная схема данного электропривода приведена в [2] на стр.174. Здесь реверсивный тиристорный преобразователь ТП подключен к сети и

двигателю постоянного тока М через датчик тока ДТ. Микропроцессорная система обеспечивает регулирование угла управления ТП, тока i и скорости двигателя n, а также выбор работающей группы тиристоров. Управление скоростью двигателя осуществляется с пульта, в качестве датчика скорости используется аналоговый тахогенератор BR, подключенный к микропроцессору через блок преобразования «напряжение-код» ПНК (или АЦП).

Недостаток прототипа заключается в ограниченном диапазоне регулирования минимальной скорости, обусловленной погрешностью блока ПНК при измерении малых сигналов, что ухудшает статические характеристики электропривода. Например, для стандартного тахогенератора типа ТП-80, имеющего выходное напряжение 20 В при скорости 1000 об/мин и погрешности ПНК в 10 мВ, ориентировочно имеем минимальное измеряемое напряжение тахогенератора с погрешностью 10%

Этому напряжению в данном примере соответствует предельная минимальная скорость двигателя

Ниже значения nмин скорость не может регулироваться с требуемой точностью. Однако в системах широкорегулируемого электропривода

требуются более низкие скорости, например, nмин0,1 об/мин. Это принципиально невозможно получить в данном случае.

Технический результат заявляемого решения — улучшение статических характеристик электропривода.

Технический результат достигается тем, что в тиристорный электропривод постоянного тока с микропроцессорным управлением, содержащий электродвигатель, соединенный соответственно с якорным тиристорным преобразователем и тиристорным возбудителем, силовые входы которых подключены к питающей сети, а их управляющие входы через импульсные трансформаторы соединены с выходами блока микропроцессорного управления, входы которого подключены к выходам датчиков контролируемых параметров электропривода, к аналоговому тахогенератору и к пульту управления, дополнительно введен внешний аналоговый регулятор скорости, входы которого подключены соответственно к тахогенератору и аналоговому выходу пульта управления, а выход — к аналоговому входу блока микропроцессорного управления, при этом цифровой вход последнего соединен с цифровым выходом пульта управления. В устройстве аналоговый регулятор скорости может выполняться программируемым с управлением от микропроцессорного блока.

Отличительной особенностью полезной модели является то, что улучшение статических характеристик электропривода достигается за счет подключения к блоку микропроцессорного управления и пульту управления

аналогового регулятора скорости, который обеспечивает качественное регулирование скорости при широком изменении входных сигналов до 0,1 мВ.

На фиг.1 приведена схема заявляемого устройства, где приняты следующие обозначения:

2 — обмотка возбуждения электродвигателя;

3 — якорный тиристорный преобразователь;

4 — тиристорный преобразователь для питания обмотки возбуждения электродвигателя (тиристорный возбудитель);

5, 6 — импульсные трансформаторы;

7 — датчики контролируемых параметров электропривода;

8, 9 — датчики тока соответственно якорного преобразователя и тиристорного возбудителя;

10 — датчик проводимости тиристоров преобразователя 3 (только в реверсивных электроприводах);

11, 13 — датчики температуры соответственно тиристоров преобразователя 3 и якоря двигателя 1;

12 — датчик напряжения;

14 — блок микропроцессорного управления, имеющий управляющие входы «Упр. вх.1» — для ввода аналогового сигнала и «Упр. вх.2» — для цифрового сигнала;

15 — внешний аналоговый регулятор скорости, например, пропорционально-интегрального типа, который может быть программируемым;

16 — аналоговый тахогенератор;

17 — пульт управления с выходами Uз и i з.в;

Uз — задающее напряжение, величина и знак которого определяют уровень скорости и направление вращения электродвигателя;

Uрс — аналоговый сигнал с выхода внешнего регулятора скорости 15;

iз.в — задающий сигнал в цифровой форме, определяющий ток возбуждения электродвигателя.

На фиг.2 приведена одна из возможных функциональных схем блока микропроцессорного управления 14 применительно к нереверсивному электроприводу, выполненная на программном уровне, где:

18, 19 — система импульсно-фазового управления соответственно преобразователей 3 и 4;

20, 21 — регуляторы тока соответственно якоря и обмотки возбуждения;

22-25 — аналогово-цифровые преобразователи (АЦП) выходных сигналов соответственно регулятора скорости 15 и датчиков контролируемых параметров электропривода 7;

26 — устройство защиты, на вход которого подаются сигналы с соответствующих АЦП.

Для реверсивного электропривода функциональная схема блока 14 дополняется устройством раздельного управления реверсивным якорным тиристорным преобразователем 3 и др. вспомогательными узлами.

В предлагаемом устройстве якорь электродвигателя 1, имеющего обмотку возбуждения 2, подсоединен к якорному тиристорному преобразователю 3, а обмотка возбуждения — к тиристорному возбудителю 4, тиристорные преобразователи 3, 4 подключены к питающей сети, входные цепи тиристоров через соответствующие импульсные трансформаторы 5 и 6 подсоединены к выходам блока микропроцессорного управления 14, входы которого соединены с выходами датчиков контролируемых параметров тока 8, 9, проводимости тиристоров 10, температуры 11, 13 и напряжения 12, управляющий вход блока микропроцессорного управления 14 соединен с выходом внешнего аналогового регулятора скорости 15, входы которого подключены к аналоговому тахогенератору 16 и к аналоговому выходу пульта управления 17, цифровой выход пульта 17 подключен к цифровому входу блока микропроцессорного управления.

Читайте так же:
Регулировка фар в кемерово дром

Устройство (фиг.1, фиг.2) работает следующим образом.

На входы аналогового регулятора скорости 15 подаются сигналы с пульта управления 17 и аналогового тахогенератора 16. С пульта управления подается напряжение Uз , задающее величину скорости двигателя и его направление вращения. Напряжение на выходе тахогенератора UBR соответствует истинной скорости вращения двигателя. Напряжение на выходе регулятора скорости

где к — коэффициент передачи;

Т — постоянная интегрирования, является сигналом задания тока двигателя и подается на управляющий вход 1 блока микропроцессорного управления 14. На цифровой управляющий вход 2 блока микропроцессорного управления подается задание тока возбуждения двигателя i з.в с выхода пульта управления. Выходной сигнал U PC и аналоговые сигналы контролируемых параметров электропривода преобразуются в цифровой вид с помощью соответствующих АЦП 22-25.

Блок микропроцессорного управления на программном уровне выполняет следующие рабочие алгоритмы управления:

— по сигналам задания тока возбуждения iз.в и датчика тока 9 тиристорного возбудителя 4 выполняет алгоритм пропорционально-интегрального регулятора тока возбуждения двигателя 21 и системы импульсно-фазового управления 19. Выходные сигналы системы 19 (управляющие импульсы) подаются на тиристорный преобразователь 4 через импульсные трансформаторы 6. В результате ток возбуждения двигателя устанавливается на уровне заданного iз.в с нулевой статической ошибкой;

— по сигналам с выхода аналогового регулятора скорости UPC и датчика тока 8 якорного тиристорного преобразователя 3 выполняет алгоритм пропорционально-интегрального регулятора тока якоря двигателя 20 и системы импульсно-фазового управления 18. Выходные сигналы

системы 18 подаются на якорный преобразователь 3 и в обмотке якоря устанавливается ток на уровне заданного UPC с нулевой статической ошибкой.

В целом аналоговый регулятор скорости и программный регулятор тока обеспечивают высокое качество статических характеристик электропривода, как в области сверхмалых, так и больших скоростей. Данный результат достигается за счет эффективного аналогово-цифрового управления электропривода, при котором аналоговый регулятор скорости обеспечивает высокую точность ошибки отклонения по скорости, а программный регулятор тока — высокое качество регулирования тока двигателя с учетом специфических свойств тиристорного преобразователя: полууправляемость, нелинейность и дискретность управления.

Регулятор тока возбуждения обеспечивает постоянство тока возбуждения двигателя в однозонном электроприводе и изменяющий ток возбуждения в двухзонном электроприводе.

Программный блок защиты 26 выполняет алгоритм защитного отключения электропривода при аварийных ситуациях, таких, как короткое замыкание, превышение максимальной или заданной скорости вращения, перегрев двигателя или преобразователя и др. При этом используются соответствующие датчики тока, напряжения и температуры и АЦП для преобразования аналоговых сигналов в цифровой вид.

Следует отметить, что при отсутствии аналогового регулятора скорости и замене его аналогом в программном виде электропривод будет

иметь меньший диапазон регулирования скорости и худшие статические характеристики, как это имеет место в прототипе.

Для обеспечения функции самонастройки электропривода в устройстве может использоваться аналоговый программируемый регулятор скорости с входами установки величины коэффициента передачи и постоянной интегрирования с управлением от микропроцессорного блока управления.

[1] В.Г.Файнштейн, Е.Г.Файнштейн. Микропроцессорные системы управления тиристорными электроприводами. М: Энергоатомиздат, 1986, 240 с.

[2] В.М.Перельмутер, В.А.Сидоренко. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока. М: Энергоатомиздат, 1988, 303 с.

1. Тиристорный электропривод постоянного тока с микропроцессорным управлением, содержащий электродвигатель, соединенный соответственно с якорным преобразователем и тиристорным возбудителем, силовые входы которых подключены к питающей сети, а их управляющие входы через импульсные трансформаторы соединены с выходами блока микропроцессорного управления, входы которого подключены к выходам датчиков контролируемых величин электропривода, к аналоговому тахогенератору и к пульту управления, отличающийся тем, что в него дополнительно введен внешний аналоговый регулятор скорости, входы которого подключены соответственно к тахогенератору и аналоговому выходу пульта управления, а выход — к аналоговому входу блока микропроцессорного управления, при этом цифровой вход последнего соединен с цифровым выходом пульта управления.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем используется аналоговый программируемый регулятор скорости с управлением от блока микропроцессорного управления.

Регулятор частоты вращения двигателя

Регулятор частоты вращения двигателя, стабилизирующий его скорость при изменении нагрузки, существенно повышает эксплуатационные возможности таких бытовых приборов, как электродрель, электропила, кухонный комбайн и г. д. Известен простой и эффективный однополупериодный регулятор коллекторного электродвигателя последовательного возбужде-ния, стабилизирующий скорость вращения за счет обратной связи по величине противо-ЭДС, возникающей на роторе двигателя и зависящей от его нагрузки. К сожалению, такому регулятору свойствен существенный недостаток — в нем используется высокочувствительный тиристор с током открывания менее 100 мкА. Подобрать ему замену практически невозможно. В публикуемой статье автор предлагает свой вариант схемотехнического решения регулятора, в котором сняты ограничения на параметры тиристора. Прежде чем перейти к описанию модернизированного регулятора электропривода, остановимся коротко на принципе действия простого регулирующего устройства [1].

Его принципиальная схема приведена на рис, 1, Это — мост, левое плечо которого образовано делителем напряжения сети R1 — R2C1 —VD1, а правое—тиристором VS1 и двигателем М1. Управляющий переход тиристора включен е диагональ моста. Открывающий тиристор сигнал представляет собой сумму складывающихся в противофаэе сигналов; напряжения сети, устанавливаемого движком резистора R2f и противо-ЭДС с ротора электродвигателя- При неизменности напряжений мост сбалансирован и частота вращения двигателя также не меняется. Увеличение нагрузки на валу двигателя снижает его обороты и уменьшает соответственно величину противо-ЭДС, что приводит к разбалансу моста, В результате сигнал, поступающий на управляющий переход тиристора, возрастает, и в следующем положительном полупериоде он открывается с меньшей задержкой, увеличивая таким образом подводимую к двигателю мощность.

Читайте так же:
Кто регулирует оборот ядовитых веществ

В итоге снижение частоты вращения двигателя из-за увеличения нагрузки оказывается существенно меньшим, чем было бы при отсутствии регулятора. В данном случае регулирование получается весьма устойчивым, так как рассогласование устраняется в каждом положительном полупериоде сетевого напряжения. Более всего эффект стабилизации выражен при малой и средней частотах вращения двигателя. С повышением регулировочного напряжения на резисторе R2 и увеличением числа оборотов двигателя степень поддержания неизменной скорости двигателя ухудшается. Тиристор VS1 в регуляторе выполняет две функции; пороговую по сигналу рассогласования моста и силовую — по коммутируемому току через двигатель. Диоды VD1, VD2 обеспечивают однополупериодный режим работы устройства^ поскольку сравнение напряжений от резистора R2 и противр-ЭДС возможно только при отсутствии тока через двигатель. Конденсатор С1 в делителе напряжения сети расширяет зону регулирования в сторону малых скоростей, а конденсатор С2 в цепи управляющего электрода тиристора понижает чувствительность регулятора к искрению щеток двигателя.

Однополупериодный режим двигателя приводит к снижению отдаваемой мощности. Для достижения максимальных мощности и скорости следует зашунтировать тиристор, нажав на кнопку SA1. В этом случае на двигатель будут подаваться обе полуволны сетевого напряжения. Как уже указывалось, основной недостаток рассмотренного регулятора состоит в необходимости использования высокочувствительного тиристора с током открывания менее 100 мкА, который практически нечем заменить. Введение транзисторного аналога тиристора позволяет снять ограничения на параметры открывания VS1 при сохранении тех же регулировочных характеристик. Установка стабилитрона в делитель напряжения сети понижает изменения скорости двигателя при колебаниях питающего напряжения.

Схема модернизированного регулятора представлена на рис, 2. Как и рассмотренное выше устройство, регулятор работает только при положительной полуволне сетевого напряхения. Напряжение рассогласования моста через диод VD2 и резистор R10 поступает к переходу база — эмиттер транзистора VT2, Чувствительность данного устройства и качество его регулирования выше, так как напряжение открывания транзисторов существенно меньше* чем у тиристоров. Ток управления по аналогии с регулятором, представленным на рис. 1, выбран равным 0,1 мА путем шунтирования перехода транзистора резистором R7. Если напряжение, поступающее с движка резистора R2, выше напряжения на роторе двигателя, то транзистор VT2 открывается и открывает VT1, Эти приборы образуют аналог тиристора и при включении формируют мощный импульс разрядного тока конденсатора СЗ, который через токоограничивающий резистор R9 поступает на управляющий электрод симистора VS1, Симистор включается, на двигатель подается напряжение, и число его оборотов увеличивается. Если же напряжение на резисторе R2 ниже, чем на роторе двигателя, симистор не включится, число оборотов сократится.

Накопительный конденсатор СЗ заряжается от сети через резистор R5. Стабилитрон VD4 ограничивает напряжение на конденсаторе на уровне, несколько превышающем возможное напряжение открывания симисторов или тиристоров. Кроме того, стабилитрон исключает появление обратного напряжения на транзисторах усилителя. Конденсатор С4, помимо снижения помех от искрения щеток двигателя, выполняет функцию интегрирования в цепи обратной связи. Увеличение его емкости повышает устойчивость регулятора, что бывает нужно в случае плохого контакта щеток, сопровождающегося их сильным искрением, или при установке предельно малых скоростей, когда может возникнуть так называемое «качание» оборотов. Однако следует помнить, что с увеличением емкости конденсатора С4 динамические характеристики привода ухудшаются и качество стабилизации скорости снижается. Постоянная цепи R5C3 такова, что конденсатор СЗ заряжается быстрее заряда конденсатора C4. Это сделано для того, чтобы в любой возможный момент открывания транзистора VT2 на конденсаторе СЗ уже присутствовало рабочее напряжение, необходимое для выработки пускового импульса. Иногда такое условие может быть нарушено при резком разбалансе моста — при заторможенном двигателе (низкое сопротивление ротора) и максимальном напряжении на движке резистора R2 (большой открывающий ток с делителя). В результате транзисторы открываются до завершения зарядки конденсаторе СЗ, напряжение на нем отсутствует, импульс разрядного тока не формируется. Ток, протекающий через резистор R5, достаточен для удержания открытого состояния транзисторов, но мал для включения симистора, и поэтому двигатель не вращается. Подобную возможность можно расценить как положительную, поскольку в этом случае и при заклинивании привода двигатель отключается, Если же она нежелательна, ее устраняют некоторым снижением сопротивлений резисторов R5 — R7 и (или) повышением сопротивления резистора R1. Величина и форма напряжения на резисторе R2 практически не зависят от изменения сетевого напряжения благодаря наличию ограничителя R4 — VD1. В результате колебания питающего напряжения не приводят к нестабильности устанавливаемого фазового угла открывания симистара. Существенно снижается и нестабильность по напряжению сети устанавливаемой скорости двигателя. При неизменном фазовом угле скорость меняется только за счет изменения амплитуды напряжения на двигателе.

Особенность описываемого регулятора заключается в применении симистора. Дело в том, что коммутация максимальной скорости замыканием цепи «анод-катод» предполагает наличие контактов SA1 мгновенного действия с достаточной разрывной мощностью. При ином исполнении контактов в них может возникать искрение или электрическая дуга. Послед няя крайне нежелательна, так как приводит к подгару контактов и печатной платы и, следовательно, пожароопасна. Симис-тор позволяет перенести коммутацию в цепь управляющего электрода, что полностью исключает искрение в контактах, упрощает их конструкцию и привязку к регулировочному резистору R2. При регулировании симистор работает как тиристор, а при замыкании контактов пропускает на двигатель переменный ток. Транзисторы во время открытого состояния симистора блокируются и не функционируют. Показанное на схеме регулятора включение статарной и роторной обмоток оптимально для двигателей с раздельно выведенными концами обмоток. При применении двигателей с внутренним соединением роторной и статорной обмоток их подключают на место показанной на схеме роторной обмотки, а цепь статорной обмотки заменяют перемычкой. Однако из-за наличия статорной обмотки в цепи обратной связи последний вариант регулятора имеет несколько худшие характеристики регулирования скорости. Конденсаторы С2, С6 устраняют помехи, а цепочка R11C5 подавляет искрение щеток. Резистор R1 ограничивает пределы регулирования открытого состояния симистора началом положительного полупериода. При возрастании нагрузки на валу про-тиво-ЭДС двигателя дополнительно сдвигает момент отпирания симистора к началу полупериода относительно положения, задаваемого регулировочным резистором R2 на холостом ходу. Если резистор R1 был выбран на холостом ходу, та под нагрузкой противо-ЭДС как бы переносит момент открывания симистора за начало полупериода. В результате он открывается через период и возникает «провал-(уменьшение) скорости в верхнем положении движка резистора R2, Это явление устраняется увеличением сопротивления резистора R1.

Читайте так же:
Регулировка клапанов хино 500

Во время разработки регулятор испытывался с различными коллекторными электродвигателями: ДК77 (для бытовых электроприборов и электроинструмента), МШ-2 (для швейных машин) и даже с двигателем параллельного возбуждения СЛ261М. Управление такими существенно различными двигателями не потребовало внесения каких-либо изменений в регулятор. При использовании двигателя с параллельным возбуждением следует иметь в виду, что его статорная обмотка должна запитываться от отдельного внешнего источника и притом до подачи напряжения через регулятор на якорь.

Возможности регулятора иллюстрируют нагрузочные характеристики (сплошной линией без VD1, штриховой с VD1), снятые с двигателем ДК77-280-12 при устанавливаемой на холостом ходу скорости 1500 об/мин и различном напряжении сети (рис, 3). Этот двигатель мощностью 400 Вт при скорости 1200 об/мин легко тормозится положенной на его вал рукой вплоть до полной остановки в том случае, если питание на чего подавать через автотрансформатор, устанавливая на холостом ходу ту же скорость 1500 об/мин.

При незначительном усложнении относительно прототипа регулятор совершенно некритичен к разбросу параметров элементов. В качестве симисторов применимы ТС, ТС2, 2ТС112иТС106 на токи 6,3-10-16 А, а также КУ208Г или 2У208Гна 5 А. Можно также использовать тиристоры КУ201Л, 2У201Л, КУ202Н-М, 2У202Н-М, КУ228И и другие при условии установки замыкателя по цепи «анод-катод». Необходимость теплоотвода определяется величиной тока нагрузки. Транзисторы должны допускать ток не ниже 250 мА и напряжение не менее 15В, Функции VT1 могут выполнять КТ350А, КТ209 (А-М), КТ501А, КТ502А (Б-Е), КT661A, КТ681А и другие, a VT2 — КT503A (Б-Е), КТ645А, КТ660А (Б), КТ684А (Б) и другие с аналогичными характеристиками. Диоды могут быть на ток не ниже 10 мА и напряжение не менее 400 В —КД105(Б-Г), КД209 (А-В), КД221 (В-Г), КД226 (В-Д), Д209,Д210,Д211,Д226,Д237(Б-В). Стабилитрон VD1 подойдет на напряжение стабилизации 120. 180 В (КС630А, КС650А, KC680A, 2C920A, 2C950A, 2С980А) и может быть заменен цепочкой последовательно включенных маломощных стабилитронов на суммарное напряжение 150 В. Стабилитрон VD4 — любой маломощ-ный с напряжением стабилизации 9. 11 В, кроме термокомпенсированных. Конденсаторы С1—С4 — керамические КМ, КМ-6, К10-17 или пленочные К73-17. Конденсаторы С5, С6 — К73-17 с номинальным напряжением 630 В (конденсаторы иных типов и К73-17 на меньшее номинальное напряжение использовать нельзя). Постоянные резисторы — МЛТ или любые другие. Резистор R2 — РП1-64А, он может быть заменен любым непроволочным переменным резистором с линейной характеристикой (СПЗ-4М, СПЗ-6, СП3-9 и др.). Выбор резистора с обратнолога-рифмической характеристикой (В) позволит расширить плавность регулирования в зоне малых скоростей двигателя, Подст-роечный резистор R3 — СПЗ-27, СПЗ-38. Его можно заменить подобранным постоянным резистором. Замыкатель максимальной скорости SA1 выполнен в виде подвижного пружинного пластинчатого контакта и неподвижной стойки на плате регулятора. Между резистором R2 и подвижным контактом находится переходная пластмассовая втулка с кулачком, обеспечивающим замыкание подвижного контакта со стойкой в верхнем по схеме положении переменного резистора R2.

При налаживании регулятора движок резистора R2 следует установить в нижнее по схеме положение и подстроенным резистором R3 выставить желаемую минимальную скорость вращения двигателя. Далее, изменяя положение движка резистора R2, следует проверить изменение оборотов от минимальных до максимальных, отсутствие «качания» оборотов на минимальной скорости без нагрузки, отсутствие «провала» в оборотах на максимальной скорости однополупериодного режима под нагрузкой, а также срабатывание контактов максимальной скорости. Качание устраняется увеличением емкости конденсатора С4, а провал — увеличением сопротивления резистора R1, после чего вновь уточняют положение движка резистора R3. В заключение необходимо отметить, что в регуляторах данного типа таходатчи-ксм является исполнительный электродвигатель и напряжение обратной связи определяется остаточной намагниченностью магнитопровода двигателя и стабильностью щеточного контакта. По этой причине качество регулирования напрямую зависит от указанных характеристик применяемого двигателя. Однако предельная простота устройства управления и хорошие нагрузочные характеристики вполне компенсируют этот недостаток.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector