Регулятор-стабилизатор частоты вращения коллекторного двигателя. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электродвигатели

 Комментарии к статье

Во многих бытовых электроприборах и электроинструментах, снабженных коллекторными электродвигателями, не предусмотрена возможность регулировать частоту вращения вала двигателя и вращающий момент. Это делает такие приборы неудобными в работе, вынуждая выполнять многие операции в далеко не оптимальном режиме. Эти недостатки устраняет предлагаемый регулятор-стабилизатор частоты вращения, предназначенный для управления электродвигателем постоянного тока УВ-705 (400 В, 10 А). Регулятор можетбыть использован и с другими коллекторными электродвигателями.

С помощью описанного ниже регулятора частоту и момент вращения можно изменять и поддерживать в интервале от нулевых до максимальных, развиваемых двигателем. Режим уменьшенного момента вращения удобен, например, для ограничения натяжения провода в намоточном станке или для предотвращения поломки режущего инструмента в случае его заклинивания в обрабатываемом материале. В приборе реализован алгоритм пропорционально-интегрирующего (ПИ) регулятора.

Схема устройства показана на рис. 1. Электродвигатель М1 питают от управляемого выпрямителя из тринисторов VS1, VS2 и диодов VD3, VD4. Питание постоянным током благоприятно и для коллекторных двигателей переменного тока. Они даже развивают в этом режиме вращающий момент больше номинального. Резистор R10, шунтирующий электродвигатель, гарантирует, что при свойственных коллекторно-щеточному узлу двигателя кратковременных разрывах цепи ток через включенный тринистор остается большим тока его выключения.

(нажмите для увеличения)

Импульсы, открывающие тринисторы, формирует узел, состоящий из генератора на транзисторах VT3, VT4, соединенных по схеме аналога однопереходного транзистора, усилителя мощности на транзисторе VT5 и импульсного трансформатора Т1.

Детектор нуля на транзисторах VT1, VT2 в начале каждого полупериода сетевого напряжения разряжает конденсатор С1, после чего конденсатор заряжается током, текущим через резисторы R6, R19 и диод VD10 и пропорциональным выходному напряжению ОУ DA1. Чем больше зарядный ток, тем быстрее напряжение на конденсаторе С1 достигает порога срабатывания аналога однопереходного транзистора. В этот момент формируется импульс длительностью приблизительно 200 мкс, открывающий тот из тринисторов VS1, VS2, напряжение на аноде которого в данном полупериоде положительно относительно катода.

Как показал эксперимент, импульс такой длительности достаточен, чтобы открыть любой из проверенных тринисторов. За счет укорочения импульса удалось уменьшить мощность, потребляемую устройством управления до 1,6 Вт (с учетом мощности, рассеиваемой на резисторе R1).

От механически связанного с двигателем М1 тахогенератора G1 напряжение, пропорциональное частоте вращения вала, поступает в систему стабилизации. ОУ DA1 служит элементом сравнения этого напряжения с поступающим с движка переменного резистора R12 - регулятора частоты вращения. Конденсатор С4 устраняет кратковременное включение полных оборотов двигателя в момент подачи сетевого напряжения.

Благодаря обратной связи по цепи R20C5 ОУ DA1 не только усиливает сигнал ошибки, но и выполняет функцию пропорционально-интегрирующего фильтра системы стабилизации частоты вращения. Переменным резистором R19 регулируют вращающий момент. Чем большее сопротивление введено, тем момент меньше.

Большинство деталей регулятора-стабилизатора размещено на плате из одностороннего стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 2). Постоянные резисторы - МЛТ, оксидные конденсаторы - К50-6, конденсаторы С1 и С5 - КМ-4, КМ-5 или другие керамические. Импульсный трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце К16x10x4 2000НМ. Две обмотки по 50 витков провода ПЭВ-2 0,35 изолированы друг от друга и от магнитопровода отрезками полихлорвиниловой трубки по методике, описанной в статье Д. Приймака "Намотка импульсного трансформатора" ("Радио", 1988, №9, с. 60). Вместо самодельного можно установить готовый трансформатор МИТ-4вм.

(нажмите для увеличения)

В качестве тахогенератора применен малогабаритный электродвигатель постоянного тока ДПМ-20-3.01, можно использовать ДПМ-25-НЗ-03 или ДП-1-26ЦР-2М (последний - после удаления центробежного регулятора). Пригодны и другие малогабаритные коллекторные двигатели со статорами-постоянными магнитами, например, от электромеханических игрушек и переносных магнитофонов. Механическая связь валов тахогенератора G1 и электродвигателя М1 должна быть жесткой и без люфта, в противном случае система стабилизации может потерять устойчивость и возникнут незатухающие колебания частоты вращения.

При выборе тахогенератора следует учитывать, что он электрически связан с сетью, а механически - с валом и корпусом электродвигателя М1, доступными для прикосновения оператору, а иногда - заземленными. Последнее обеспечит электробезопасность, но при пробое изоляции тахогенератора приведет к выходу регулятора из строя. Если качество изоляции обмотки тахогенератора от его вала и корпуса вызывает сомнения, лучше отказаться от бестрансформаторного питания регулятора-стабилизатора, подав на мост VD1 переменное напряжение 12... 15 В от понижающего трансформатора небольшой мощности.

Налаживая регулятор, прежде всего подборкой резисторов R11 и R13, добиваются, чтобы установка движка переменного резистора R12 в верхнее по схеме положение приводила к полной остановке электродвигателя М1. Заданной максимальной частоты вращения (движок R12 в нижнем положении) добиваются подборкой резистора R16.

Если при резком переводе движка переменного резистора R12 из одного положения в другое частота вращения вала двигателя М1 достигает нового установившегося значения слишком медленно или этот процесс сопровождают колебания частоты вращения, необходимо подобрать номиналы резистора R20 и конденсатора С5. Для удобства на печатной плате (рис. 2) предусмотрены дополнительные контактные площадки под указанный конденсатор, что позволяет "набирать" его из двух меньшей емкости.

Автор: В.Воинков, г.Северодвинск Архангельской обл.

Смотрите другие статьи раздела Электродвигатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Искусственная кожа для астронавтов 14.12.2018 Европейское космическое агентство (ESA) начало работать над технологией 3D-печати искусственной кожи и органов для астронавтов. Астронавты лунной миссии "Аполлон" совершили свой 12-дневный полет со скромной аптечкой, в которой были только бинты, антибиотики и аспирин. Будущим космическим путешественникам, которые будут проводить вдали от Земли месяцы и даже годы, понадобится более продвинутая медицинская поддержка. Именно поэтому ESA запускает масштабный научный проект под названием "3D-печать живой тканей для исследования космоса". Работать над ним будут несколько европейских университетов. Проект направлен на изучение перспектив использования 3D-биопечати в качестве медицинской помощи во время длительных космических полетов и пребывания на марсианских или лунных базах. "В случае возникновения неотложной медицинской проблемы быстрое возвращение домой будет невозможным. Пациентам придется лечиться на месте", - подчеркивает глава проекта Сандра Подхайски. Например, в случае серьезного ожога теоретически возможно вырастить новую кожу из собственных клеток пациента, а затем пересадить ее. Так же, как стандартные 3D-принтеры для печати трехмерных объектов используют полимеры или металлы, 3D-биопринтеры используют "био-чернила" на основе клеток человека, а также питательные вещества и специальные каркасы, необходимые для выстраивания правильной структуры кожной, костной или хрящевой ткани. В ближайшее десятилетие ученые надеются научиться печатать целые органы.

Другие интересные новости:

▪ HP DVD MOVIE WRITER DC3000 переведет записи VHS в формат DVD

▪ Антиплагиат для преподавателей Turnitin

▪ Твердотельные накопители для ЦОД Samsung 845DC EVO

▪ Транзисторы семейства MDMESH V

▪ Синий свет стимулирует иммунитет

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Регуляторы тембра, громкости. Подборка статей

▪ статья Кто вас, Тит Титыч, обидит? Крылатое выражение

▪ статья Кто такой Робин Гуд? Подробный ответ

▪ статья Эксплуатация резервуаров Я-1-ОСВ. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Система регистрации и тарификации исходящих звонков. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Усилитель мощности, выполненный по мостовой схеме. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025