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 Коллективный разум муравьев 28.06.2025 Понимание механизмов, лежащих в основе сложных социальных систем в природе, остается одной из важных задач современной биологии. Особое внимание привлекают муравьи - насекомые, чья организация общества поражает своим уровнем координации и распределения ролей. Недавно международная команда ученых сделала значительный шаг в изучении того, как генетика формировала социальное устройство муравьев, проведя крупнейший сравнительный анализ их геномов. Исследование началось девять лет назад в Копенгагенском университете и охватило более 130 видов муравьев. Результаты работы проливают свет на уникальные особенности развития муравьиной цивилизации. Интересно отметить, что еще в древности философы и мыслители, такие как Аристотель, отмечали восхищение социальной организацией этих насекомых, а даосские учения использовали их как символ бренности человеческой власти. Анализ показал, что геном муравьев претерпел глубокую перестройку после их появления в позднем юрском периоде. Эта эволюционная трансформация позволила выстроить четкую иерархию с разделением на касты: королев, самцов и стерильных рабочих особей. Ученые обнаружили, что многие гены, отвечающие за распределение труда в муравейнике, оставались практически неизменными на протяжении более 100 миллионов лет, что свидетельствует о высокой консервативности этих участков ДНК. Особое внимание привлекли большие фрагменты генома, связанные с репродуктивной функцией и поведением рабочих муравьев. Несмотря на масштабные генетические перестановки в целом, эти области оставались стабильными, что указывает на их важнейшую роль в поддержании социальной структуры и успешном выживании видов. Выявленные генетические механизмы помогают понять, каким образом в природе формируются сложные коллективные поведения. Муравьи оказываются ярким примером того, как генетика и эволюция совместно создают высокоорганизованные сообщества. В целом, результаты работы не только углубляют наши знания о биологии муравьев, но и служат важной моделью для изучения социальных систем у других животных. Понимание генетических основ коллективного разума может иметь широкие последствия для биологии, экологии и даже робототехники.

Другие интересные новости:

▪ TCB010FNG - ИС управления электропитанием для автомобильных АС

▪ Люстра на печатной схеме

▪ Тонкие бюджетные источники питания на DIN-рейку от Mean Well

▪ Цифровой чип AmberSemi для прямого преобразования переменного тока в постоянный

▪ Система идентификации и беспроводной передачи данных Texas Instruments RF430F5978

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта ВЧ усилители мощности. Подборка статей

▪ статья Атмосфера, ее загрязнения и последствия. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Откуда произошло слово зонт? Подробный ответ

▪ статья Ножи монтерские для электриков. Справочник

▪ статья Устройство для автоматической подзарядки аккумуляторов в системе аварийного питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Миниатюрный блок питания, 2-5/3,3-5 вольт 100-200 ампер. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026