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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Стволовые клетки вылечили мозг 23.10.2012 Ученые и нейрохирурги из Университета Калифорнии (UCSF), Сан-Франциско, провели операцию с использованием стволовых клеток, которая помогла вылечить тяжелейшее доселе неизлечимое заболевание мозга. Операции были проведены на четверых мальчиках с редким смертельным заболеванием мозга - болезнью Пелицеуса-Мерцбахера. В мозге человека находится особое вещество - миелин, которое окружает нервные волокна. Без миелина невозможна передача электрических импульсов по нервным волокнам, и сигналы в мозге становятся рассеянными и дезорганизованными. Большинство детей рождаются с очень малым количеством миелина, который развивается в течение жизни. У детей с болезнью Пелицеус-Мерцбахера генетическая мутация препятствует производству миелина, в результате чего электрические сигналы затухают до того, как доберутся до места назначения. Это приводит к серьезным последствиям для развития ребенка: он не может научиться ходить, говорить и, в конечном итоге, наступает преждевременная смерть. Американские ученые впервые попытались вылечить эту болезнь с помощью новейших технологий. Ученые благополучно пересадили человеческие нервные стволовые клетки в белое вещество глубоко в лобных долях мозга. Через двенадцать месяцев после операции у мальчиков наблюдалось увеличение количества миелина, в результате чего заметно улучшились функции мозга. У трех из четырех мальчиков стали наблюдаться сдвиги в развитии, например самый старший, 5-летний, впервые смог самостоятельно поесть и идти с минимальной помощью взрослых. При этом ни в одном случае не наблюдалось никаких серьезных побочных эффектов, таких как развитие опухолей. Пока это лишь эксперимент, который требует дальнейшего развития. Однако громкий успех по успешной пересадке нейронных стволовых клеток в головной мозг открывает путь для разработки новых сверхэффектвиных методик лечения тяжелейших врожденных заболеваний и очень распространенных недугов, таких как болезнь Паркинсона и рассеянный склероз.

Другие интересные новости:

▪ Мозговые имплантаты для управления роботизированными протезами

▪ Самодвижущиеся умные кресла

▪ Дешифратор замыленного текста

▪ Быстрозаряжаемая квантовая батарея

▪ Протонные водородные батареи

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Искусство аудио. Подборка статей

▪ статья Не навреди. Крылатое выражение

▪ статья Что такое Ренессанс? Подробный ответ

▪ статья Крушина ольховидная. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Микросхемы управления балластами. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Микросхемы универсальные аналоговые программируемые: выбор элементарных функциональных узлов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026