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:

Кислотность океана разрушает зубы акул 03.10.2025

Мировые океаны выполняют важнейшую функцию - они поглощают около трети углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу. Это помогает замедлять темпы глобального потепления, но имеет и обратную сторону. Растворяясь в воде, CO2 образует угольную кислоту, которая повышает концентрацию водородных ионов и приводит к снижению pH. Вода становится более кислой, а последствия этого процесса уже заметны для морских экосистем. Средний показатель кислотности океана сейчас равен примерно 8,1, тогда как еще недавно за условную норму брали значение 8,2. По прогнозам, к 2300 году уровень может упасть до 7,3 - это сделает океан почти в десять раз кислее нынешнего состояния. Для обитателей морей подобные изменения означают не просто сдвиг химического равновесия, а реальную угрозу физиологическим процессам, начиная от формирования раковин у моллюсков и заканчивая охотничьим поведением акул. Чтобы выяснить, как именно кислотная среда отражается на зубах акул, группа немецких исследователей провела эксп ...>>

Почтовый космический корабль Arc 03.10.2025

Космические технологии становятся частью инфраструктуры, способной повлиять на логистику, медицину и даже военную сферу. Идея использовать орбиту как глобальный склад для срочных поставок звучала еще недавно как научная фантастика, но стартап Inversion пытается превратить ее в практическое решение. Компания Inversion появилась в начале 2021 года благодаря Джастину Фиаскетти и Остину Бриггсу, которые на тот момент были студентами Бостонского университета. Их замысел состоял в том, чтобы сделать возможной доставку грузов не только через спутниковые сети данных, но и в буквальном смысле - физических предметов. В основе лежит простая мысль: если космос обеспечивает доступ к любой точке Земли, то и грузы должны перемещаться тем же маршрутом. Уже за три года работы команда из 25 специалистов успела построить демонстрационный аппарат "Ray". Его запуск состоялся в рамках миссии SpaceX Transporter-12. Устройство весом 90 килограммов проверяло ключевые технологии Inversion, включая двухком ...>>

Лазерное обогащение урана 02.10.2025

Ядерная энергия остается одним из ключевых источников стабильного электричества, особенно для стран с растущими потребностями в энергоснабжении. Однако обеспечение бесперебойных поставок топлива для атомных станций требует современных технологий обогащения урана, которые одновременно эффективны и безопасны. Американская компания Global Laser Enrichment (GLE) делает значительный шаг в этом направлении, завершив масштабное тестирование лазерной технологии обогащения урана. Демонстрационная программа была проведена на объекте в Уилмингтоне, Северная Каролина. Тестирование технологии SILEX (Separation of Isotopes by Laser EXcitation), разработанной австралийской Silex Systems, стартовало в мае 2025 года и продлится до конца года. В ходе экспериментов компания планирует получить сотни фунтов низкообогащенного урана (LEU), который может быть использован в качестве топлива для атомных электростанций. GLE была создана в 2007 году для коммерциализации лазерных методов обогащения урана в С ...>>

Случайная новость из Архива Нанопровода для кремниевой фотоники 24.04.2014 Разработчикам IBM удалось создать нанопровода из арсенида галлия, которые обладают свойствами, полезными для кремниевой фотоники. Сегодня в качестве одной из возможностей обеспечения дальнейшего прогресса в развитии полупроводниковых технологий рассматривают работу с элементами из III-V групп периодической системы. Чаще всего из этих групп используются сплавы из арсенида галлия и индия. Эти сплавы отличаются высокой подвижностью электронов и могут использоваться в качестве основы для реализации различных туннельных эффектов, что подразумевает возможность работы на очень низких энергетических уровнях. В подразделении IBM в Цюрехе удалось использовать другие интересные свойства подобных сплавов. Разработчики IBM создали на обыкновенной кремниевой пластине участки, включающие нанопровода из механически напряженного арсенида галлия. Путем изменения механической нагрузки на нанопроводники (сжимая и растягивая их), удалось добиться такого изменения электрические свойства "проводов", что они либо испускали фотоны, либо поглощали их.э Данное свойство хорошо подходит, к примеру, для создания т.н. кремниевой фотоники, когда прямо в процессоры и контроллеры встраиваются оптические приемопередатчики. При этом можно менять спектр излучения за счет дозирования механической нагрузки, уплотняя, в результате, канал передачи данных.

Другие интересные новости:

▪ Пластмассовые самолеты готовятся взлететь

▪ Наш крошечный родственник

▪ Умный мягкий материал

▪ Умный дверной замок Latch C

▪ Надувной киноэкран

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электропитание. Подборка статей

▪ статья Лингвистическая теория Гумбольдта. История и суть научного открытия

▪ статья Как рождаются и какой высоты могут достигать айсберги? Подробный ответ

▪ статья Полуостров Юкатан. Чудо природы

▪ статья Смешанное подключение акустики к двухканальному усилителю и фейдером на выходе. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Стекло и эмаль. Химический опыт

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025