Стабилизатор скорости вращения электродвигателей типов ДПР, ДПМ и других. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электродвигатели

 Комментарии к статье

Довольно часто в различных устройствах механики, автоматики требуется очень точно стабилизировать скорость вращения электродвигателя (ЭД) постоянного тока. Большинство устройств, которые можно найти в литературе, предлагают стабилизацию скорости вращения ЭД за счет изменения потребляемого им тока во время возрастания нагрузки на валу. При этом последовательно с ЭД включают сопротивление. Это допустимо, если мощность ЭД невелика. Если же ЭД более мощный и потребляемый им ток свыше 1 А, то потери на резисторе будут велики. К тому же подобная схема стабилизирует скорость в нешироких пределах изменения нагрузки на валу.

Предлагаемый мной стабилизатор скорости ЭД постоянного тока не имеет вышеперечисленных недостатков и способен с очень высокой точностью поддерживать скорость на валу ЭД. Он позволяет подключать ЭД с различным напряжением питания и потребляемой мощностью. Подобная стабилизация обеспечивается обратной связью с датчиком, расположенным на валу ЭД, а также тем, что при возрастании нагрузки на валу схема увеличивает напряжение на ЭД вплоть до максимального, а при увеличении скорости ЭД (по какой-либо причине) напряжение на нем уменьшается. Таким образом происходит колебательный процесс, в результате которого устанавливается оптимальное напряжение на ЭД при определенной нагрузке. Стабилизатор использовался с ЭД польского производства мощностью около 30 Вт (не знаю его названия), а также с ЭД типа ДЛМ-30 и в обоих случаях показал хорошие результаты.

Принципиальная схема стабилизатора скорости показана на рис.1. Основой ее служит микросхема КР1108ПП1А, включенная в режиме цифроаналогового преобразователя (ЦАП).

(нажмите для увеличения)

Сигнал с датчика частоты вращения (рис.2) поступает через формирователь стабильных импульсов, выполненный на микросхеме DD1.1, на вход ЦАП.

На выходе ЦАП (вывод 13 DA1) получается напряжение пилообразной формы, амплитуда которого тем выше, чем выше частота на входе DA1. Это напряжение понижается в три раза, сглаживается цепочкой R6, R7, C7 и поступает на прямой вход ОУ DA2. На инвертирующий вход ОУ поступает образцовое напряжение, снимаемое с делителя на резисторах R8, R9, R10 и стабилизатора DA5. Образцовое напряжение сравнивается с напряжением, поступающим от ЦАП DA1. Если входное напряжение ОУ меньше образцового, то на выходе последнего устанавливается низкий уровень, который через диод VD1 (защищающий транзистор VT1 от отрицательного напряжения) поступает на транзистор VT1. Транзистор остается закрытым, и ток резистора R13 через сглаживающую цепочку R3, C8 открывает транзисторы VT2, VT3. К ЭД прикладывается максимальное напряжение, и он начинает вращаться.

По мере разгона ЭД увеличивается частота сигнала с датчика и соответственно входное напряжение на прямом входе ОУ. Как только оно сравняется с образцовым, на выходе ОУ установится высокий уровень и транзистор VT1 откроется, а транзисторы VT2, VT3 начнут закрываться по мере зарядки конденсатора С8. Скорость ЭД уменьшится. В результате получается убывающий колебательный процесс (длительностью примерно 0,5 с, зависящий от емкости конденсатора С8), по окончании которого скорость ЭД установится такой, при которой частота вращения дает возможность получить на прямом входе ОУ напряжение, равное образцовому. На выходе ОУ в процессе работы устанавливается определенная скважность импульсов, изменяющаяся в зависимости от скорости вращения и нагрузки на валу ЭД. Эти импульсы сглаживаются конденсатором С8. В принципе их можно и не сглаживать, но работа ЭД с изменяющимся напряжением на нем, а не скважностью мне показалась более предпочтительной.

Схема питается нестабилизированным напряжением ~20 В и стабилизированным +30 В относительно общего провода. Напряжение +30 В можно изменять в очень широких пределах, необходимых для используемого типа ЭД. Если оно должно превышать максимально допустимое входное напряжение стабилизатора DA3 и транзисторов VT1-VT3, то необходимо заменить транзисторы другими (с более допустимым напряжением коллектор-эмиттер), а DA3 запитать от отдельного нестабилизированного источника +20 В.

Датчиком частоты вращения служит диск из непрозрачного материала (очень удобно сделать его из текстолита), в котором просверлены 30-60 отверстий по кругу (рис.3).

Диск закрепляют на валу ЭД. Схема, показанная на рис.2, преобразует вращение диска в импульсы прямоугольной формы. Если использовать диск с 60 отверстиями, то к выходу датчика можно подключить частотомер с временем измерения 1 с. Он будет показывать скорость вращения в оборотах в минуту.

Печатная плата показана на рис.4. На ней расположены все элементы с рис.1, кроме транзистора VT3 и потенциометра R9.

Неиспользованные выводымикросхемы DD1 подключены к "земле" и источнику питания (на схеме не показаны). Транзистор VT3 должен располагаться на радиаторе, площадь поверхности которого выбирают в зависимости от мощности ЭД. При использовании ЭД типа ДПМ-30 я применил пластину из алюминия размерами 50Ч100 мм, изогнутую буквой П. Постоянные резисторы и конденсаторы - планарные типоразмера 1206 (кроме резисторов R8, R10 типа С3-23 или МЛТ-0,125). Электролитические конденсаторы типа К50-35. Подстроечный резистор типа СП-16в или другой, подходящий по размерам.

Резистор R9 желательно использовать типа СП5-35а, хотя можно и любой другой. В качестве стабилизатора напряжения я использовал схему, описанную в журнале "Радио" 2/1981, с.44-46. В качестве датчика (см. рис.2) можно использовать любую другую схему, выдающую на выходе импульсы амплитудой 12...15 В.

Для настройки схемы вместо резисторов R8, R10 удобно установить два подстроечных резистора. Вначале их устанавливают на минимальное сопротивление. Движок резистора R9 устанавливают в нижнее (по схеме) положение, а сопротивление R5 выбирают максимальным. Подключив ЭД, вращают регулятор R9, увеличивая скорость вращения. При этом нужно контролировать напряжение на выводе 13 DA1 при помощи вольтметра. Если напряжение на нем достигнет 10 В, а скорость вращения ЭД еще недостаточна, то уменьшают сопротивление R5 с таким расчетом, чтобы при максимальной скорости вращения вала ЭД напряжение на выводе 13 DA1 равнялось 10...10,5 В. Затем при помощи резисторов R8 и R10 устанавливают соответственно максимальный и минимальный пределы, регулируемые резистором R9. После этого замеряют сопротивления R8, R10 и заменяют их постоянными. На этом настройка закончена.

Детали. Вместо микросхемы КР1108ПП1А можно использовать КР1108ПП1Б. ОУ КР140УД6 можно заменить любым другим, например КР140УД7, КР544УД1. Стабилизатор напряжения КР142ЕН8Е можно заменить КР142ЕН8В; 79L15 - КР1168ЕН15, 78L05 - КР1170ЕН5, КР1157ЕН502.

Микросхему К561ЛА7 можно заменить К561ЛЕ5. В схеме датчика (см. рис.2) вместо микросхемы К561ТЛ1 можно использовать К561ЛА7, К561ЛЕ5 (при этом желательно включить три их инвертора последовательно).

Автор: И.А. Коротков

Смотрите другие статьи раздела Электродвигатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Нефтегазовые факелы опасней, чем считалось 10.10.2022 Эксперты из США изучили влияние работы нефтегазовых факелов на окружающую среду. Метан, получаемый в результаты работы установок, сильно вредит экологии во всем мире. По заявлениям нефтегазовых компаний, факелы сжигают 98% выбрасываемого природного газа. Но наблюдения за тремя нефтяными и газовыми месторождениями США показывают, что эффективность составляет всего около 91 %. Утечка природного газа в основном представляет собой метан. Этот парниковый газ задерживается в атмосфере всего на девять-десять лет, но его согревающий потенциал в 80 раз больше, чем у углекислого газа. Поэтому нефтяные и газовые компании зажигают факелы, сжигая метан для производства менее сильнодействующего углекислого газа и воды. Промышленность и правительство США предполагали, что эти факелы работают с эффективностью 98 %. Предыдущие исследования показали, что это может быть слишком оптимистично. Женевьева Плант, ученый-атмосферник из Мичиганского университета в Анн-Арборе и ее коллеги отправили самолеты для отбора проб воздуха в более чем 300 факельных установках в бассейне Баккен в Северной Дакоте, а также в бассейнах Пермиан и Игл-Форд в Техасе, на долю которых приходится более 80 процентов факельного сжигания в США. Образцы показали в пять раз больше несгоревшего метана, чем предполагалось ранее. Падение эффективности с 98% до 91% может показаться незначительным, но последствия значительны. Любой процент, который находится в фазе метана вместо фазы CO 2, значительно более проблематичен.

Другие интересные новости:

▪ Универсальный блок сенсоров для управления аэротакси

▪ Беспроводная подзарядка для iPhone и iPad

▪ NVidia Tegra для беспилотных автомобилей

▪ Эффективное обучение по сне

▪ Электромобили из пластиковых бутылок и льна

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрические счетчики. Подборка статей

▪ статья Основные даты и события отечественной и зарубежной истории. Шпаргалка

▪ статья Когда наступает бабье лето и долго ли оно длится? Подробный ответ

▪ статья Машинист (кочегар) котельной. Должностная инструкция

▪ статья Провода высокого сопротивления. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Карусель на лампе. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026