Тиристорный регулятор оборотов электродвигателей. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Электродвигатели

 Комментарии к статье

В электроприводе электрического транспорта, в автоматике, телемеханике и других областях техники широко используются электродвигатели постоянного тока. Основными преимуществами машин постоянного тока перед асинхронными являются .большой пусковой момент и возможность плавной регулировки оборотов.

Механическая часть электродвигателей постоянного тока состоит из якоря и статора. Якорь (ротор) - это вращающаяся часть электродвигателя. На якоре установлен токосъемный коллектор. Магнитные полюса с обмотками возбуждения закреплены попарно на статоре.

Количество полюсов может быть разным (максимальное количество имеют шаговые электродвигатели компьютерных винчестеров). В малогабаритных электродвигателях для создания магнитного поля вместо параллельных обмоток на статоре применяются постоянные магниты.

Магнитное попе обмоток ротора взаимодействует с магнитным полем обмоток статора или с постоянными магнитами и создает вращающий момент. Электрические машины постоянного тока обладают обратимостью, т.е. могут работать как в режиме электродвигателя, так и в режиме генератора постоянного тока при механическом вращении вала якоря.

На скорость вращения электродвигателей влияют параметры обмоток возбуждения.

При включении регулировочного сопротивления (реостата) последовательное якорем и обмоткой возбуждения можно добиться различных рабочих характеристик электродвигателей (от естественной до круто падающей). Такие характеристики обычно используются в тяговых электродвигателях городского электрического транспорта.

При уменьшении сопротивления реостата увеличиваются обороты электродвигателя, хотя в настоящее время реостаты для регулирования оборотов уже практически не применяются, поскольку более эффективны тиристорные схемы регулирования оборотов электродвигателей.

При вынужденном торможении или остановке электродвигателей создается режим рекуперации (возвращения) электроэнергии обратно в энергосистему, что экономически очень выгодно. Это достигается соответствующим включением тиристоров с помощью электронного устройства.

Электродвигатель постоянного тока с последовательной обмоткой включать без нагрузки не рекомендуется, так как это может привести к неуправляемому росту оборотов электродвигателя и его поломке. Чтобы этого не случилось, на статоре электродвигателя, кроме обмоток последовательного возбуждения, размещаются и обмотки параллельного возбуждения.

Дополнительные обмотки позволяют изменять магнитный поток и регулировать обороты электродвигателя. Например, в генераторах автомобилей с помощью электронной схемы регулирования тока возбуждения можно установить рекомендуемый ток заряда аккумулятора.

Регулировка скорости вращения изменением тока якоря применяется в маломощных электродвигателях, а в мощных изменяется ток обмотки параллельного возбуждения.

Реверсирование (изменение направления вращения) достигается переполюсовкой питания якоря или напряжения на параллельной обмотке возбуждения.

Регулировать обороты электродвигателей можно электронными устройствами, выполненными на тиристорах или транзисторах. Первый вариант более предпочтителен, так как тиристоры благодаря импульсному переключению тока меньше нагреваются при работе. Для надежного запуска тиристоров предусматривается частотное заполнение управляющего сигнала.

Предлагаемое устройство тиристорного регулирования оборотов электродвигателя постоянного тока (рис.1) состоит из:

• генератора управляющего сигнала;
• усилителя;
• коммутационного элемента (тиристора);
• цепи отрицательной обратной связи для стабилизации оборотов при переменной нагрузке.

(нажмите для увеличения)

Мультивибратор на микросхеме аналогового таймера DA1 работает в режиме генератора прямоугольных импульсов. Внутренняя структура таймера содержит два компаратора, соединенных с входами 2 и 6, RS-триггер, выходной усилитель и ключевой транзистор для разрядки внешнего конденсатора. Вывод 7 таймера соединен с коллектором внутреннего транзистора сброса, эмиттер которого подключен к общему проводу. Состояние этого транзистора идентично состоянию выхода 3 (открыт, когда на выходе таймера нулевой потенциал). В данной схеме вывод 7 DA1 используется как вспомогательный выход с повышенной нагрузочной способностью для индикации состояния таймера. Светодиод HL1 горит, когда внутренний транзистор заперт, указывая, что на выходе 3 таймера высокий уровень.

Зарядка конденсатора С1 происходит при высоком уровне на выходе 3 DA1 через резисторы R2 и R3. При напряжении на С1, равном 2/3 Uпит, внутренний триггер DA1 переключает выход 3 в нулевой уровень, конденсатор разряжается через R2 и R3,затем уровень выхода снова изменяется, т.е. на выходе 3 формируются прямоугольные импульсы.

Вывод 5 DA1 в таймере используется для управления схемой. К нему подключен конденсатор С2 и регулируемый стабилитрон DA2 с нагрузочным резистором R5. Сигнал на управляющий вход 1 DA2 поступает с установочного резистора R10, конденсатор С5 сглаживает пульсации напряжения, создаваемого якорем двигателя при вращении. Цепь VD2-C7-R9-C6 снижает влияние противо-ЭДС на искрение коллектора и работу тиристора. При увеличении оборотов двигателя напряжение на конденсаторе С8 растет, микросхема DA2 открывается и шунтирует выход 5 DA1. частота генератора на таймере падает и обороты электродвигателя M1 снижаются. Светодиод HL2 в цепи эмиттера VT1 индицирует состояние работы схемы устройства .

Питание на вывод 8 DА1 подается от стабилизированного источника на аналоговом стабилизаторе DA3. что снижает влияние мощных выбросов тока при коммутации электродвигателя на работу таймера. Диод VD1 защищает DA3 от неверной полярности питания. Усилитель мощности для запуска тиристора выполнен на транзисторе VT1.

Источник литания выполнен на силовом трансформаторе Т1 с мощным диодным мостом VD3. Для снижения помех от тиристорного регулятора на электросеть установлен конденсатор С9.

Наладку схемы начинают с проверки питания. Движок резистора R10 должен находиться и нижнем (по схеме) положении. При регулировке оборотов резистором R3 проверяется устойчивое вращение вала электродвигателя. При увеличении напряжения обратной связи резистором R10 проверяют действие обратной связи на заторможенном механической нагрузкой вала электродвигателе. Обороты электродвигателя с обратной связью должны быть выше, чем без нее. Разностное напряжение поступает на резистор R10 с анода тиристора VS1. изменяя задержку импульсов генератора относительно начала каждого полупериода сетевого напряжения. С помощью R10 устанавливается оптимальное значение напряжения обратной связи.

Напряжение на аноде тиристора VS1, пока он закрыт, равно разности напряжения питания и напряжения, создаваемого вращающимся якорем двигателя M1. Уменьшение частоты вращения под нагрузкой приводит к увеличению приложенного к двигателю напряжения и наоборот. Диод VD2 устраняет обратный ток. возникающий при вращении электродвигателя.

Резисторы в устройстве используются С2-ЗЗН С1-4. Таймер DA1 заменяется аналогом серии 555. Транзистор VT1 для надежного запуска тиристора должен быть с коэффициентом усиления более 100. Тиристор VS1 рассчитан на ток более 10 А при напряжении 100 В.

Можно применить тиристоры типов КУ202, Т106 Т112 Т122 Т137, ВТ138-152, MCR-25. Диодный мост состоит из двух лавинных диодов на ток более 10 А, но также подойдут диоды типов. Д302.305 КД203 КД206 КД213Б. На тиристор и диоды при необходимости следует установить радиаторы. Трансформатор выбирается, исходя из мощности электродвигателя. Подойдут - типов ТН, ТПП, ТС и аналогичные.

Устройство собрано на печатной плате, чертеж которой приведен на рис.2.

Плата разработана под тиристоры в разных корпусах (пластмассовом и металлическом). Точка GVS1 соединяется перемычкой с управляющим электродом тиристора, "katod" - с катодом.

Автор: В.Коновалов

Смотрите другие статьи раздела Электродвигатели.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ощущение текстуры через экран гаджета 27.11.2025

Гаджеты научились передавать изображение и звук с впечатляющей реалистичностью, но тактильные ощущения по-прежнему остаются недоступными для полноценной цифровой симуляции. Именно поэтому инженеры и исследователи во всем мире стремятся создать технологии, которые позволят "почувствовать" виртуальный объект так же естественно, как и настоящий. Новая разработка специалистов Северо-Западного университета США стала одним из самых заметных шагов в этом направлении. Возглавлявшая исследование аспирантка Сильвия Тан (Sylvia Tan) подчеркивает, что прикосновение остается последним фундаментальным чувственным каналом, для которого пока нет зрелого цифрового аналога. По ее словам, если визуальные и звуковые интерфейсы давно обеспечивают высокую степень реалистичности, то осязание лишь начинает приближаться к этому уровню. В недавней публикации в журнале Science Advances Тан отмечает, что новая технология способна изменить само представление о взаимодействии человека с устройствами. Разработ ...>>

AirPods Pro с инфракрасными камерами 27.11.2025

Apple традиционно играет роль новатора, поэтому ожидания от следующего поколения AirPods Pro особенно высоки. Новая модель, над которой компания уже активно работает, должна не просто улучшить звук, но и расширить способы взаимодействия человека с цифровой средой. Одним из наиболее заметных нововведений станет появление чипа Apple H3. Сегодняшние AirPods Pro используют поколение H2, обеспечивающее высокую скорость обработки звука, однако переход к H3 обещает еще более точное шумоподавление и сокращение задержки при беспроводной передаче аудио. По данным источников, новая архитектура улучшит энергоэффективность, а также позволит чипу глубже интегрироваться с устройствами экосистемы Apple. Особенно это касается гарнитуры Vision Pro, которая получит более синхронную работу с будущими наушниками. Не менее интригующей выглядит вторая инновация - миниатюрные инфракрасные камеры, встроенные непосредственно в корпус AirPods. Специалисты предполагают, что эти сенсоры смогут фиксировать дв ...>>

ИИ нужно воспринимать как пользователя 26.11.2025

Искусственный интеллект постепенно перестает быть скрытым компонентом программных решений и выходит на передний план. Сегодня алгоритмы не просто помогают обрабатывать данные, но и активно участвуют в рабочих процессах, принимают решения, взаимодействуют с корпоративными сервисами и получают доступ к критически важной инфраструктуре. Такое расширение их возможностей заставляет специалистов по безопасности переосмыслить, что именно означает присутствие ИИ в цифровой среде. Президент по продуктам и технологиям Okta Рик Смит подчеркивает, что воспринимать ИИ исключительно как технологическую надстройку уже невозможно. По его словам, компании обязаны учитывать, что искусственные агенты становятся участниками процессов наравне с живыми сотрудниками, а значит, требуют аналогичных мер защиты. Он формулирует это предельно прямо: "Мы должны защищать клиентов не только от людей, но и от ИИ-агентов - относиться к ним как к пользователям". Однако многие организации продолжают рассматривать И ...>>

Случайная новость из Архива Переработка мочи и пота космонавтов в питьевую воду 08.07.2023 Процесс переработки отходов мочи и пота космонавтов в питьевую воду является важным шагом в развитии систем жизнеобеспечения в космосе. NASA планирует отправить людей в более длительные космические миссии, включая путешествия на Луну и Марс. Для обеспечения основных жизненных потребностей астронавтов во время этих миссий, необходима надежная система контроля окружающей среды и жизнеобеспечения на космической станции (ECLSS). ECLSS включает в себя комплексное оборудование, включая систему восстановления воды, которая собирает и перерабатывает сточные воды, превращая их в питьевую воду. Она также использует специализированный компонент, способный собирать влагу из воздуха кабины, выделяемую от пота и дыхания экипажа. Одной из подсистем, играющей ключевую роль в процессе переработки, является Urine Processor Assembly (UPA), которая извлекает воду из мочи астронавта с помощью вакуумной дистилляции. Улучшенная версия UPA также может производить рассол мочи, содержащий некоторое количество воды. Для удаления остатков сточной воды разработан блок обработки рассола (BPA). BPA использует рассол, произведенный UPA, и через специальную мембранную технологию испаряет воду, "надувая" рассол теплым сухим воздухом. В результате образуется влажный воздух, который затем собирается системой сбора воды на космической станции, аналогично сбору влаги из дыхания и пота экипажа. Вся система включает меры безопасности, такие как датчики, контролирующие качество воды. Если качество воды не соответствует стандартам, происходит повторная обработка. Также добавляется йод в пригодную для употребления воду для предотвращения роста микроорганизмов, и затем эта вода хранится. Такой процесс обеспечивает необходимое ежедневное потребление воды каждым астронавтом для потребления, приготовления пищи и личной гигиены. Это значительный прогресс в развитии систем жизнеобеспечения в космосе. Миссии Artemis открывают новую эру космических путешествий, предоставляя людям возможность исследовать Луну и впоследствии Марс. Однако, чтобы совершить такие долгие и далекие путешествия, астронавты должны иметь надежные системы обеспечения жизнеобеспечения. Переработка мочи и пота в питьевую воду является одним из важных аспектов этих систем. Эксперты NASA подчеркивают, что система контроля окружающей среды и жизнеобеспечения на космической станции достигла значительных достижений. Она обеспечивает высокую степень восстановления воды, позволяя астронавтам использовать ее эффективно в течение длительных космических миссий. Комбинация аппаратного обеспечения, включающая систему восстановления воды, а также специализированные компоненты, позволяют собирать влагу из различных источников, подвергать ее переработке и обеспечивать качественную питьевую воду. Важным аспектом системы является Urine Processor Assembly (UPA), которая позволяет извлекать воду из мочи астронавтов. Благодаря использованию вакуумной дистилляции, UPA обеспечивает эффективное восстановление воды из мочи. Помимо этого, блок обработки рассола (BPA) играет важную роль в устранении остатков сточной воды на космической станции. Система ECLSS обладает различными мерами безопасности, гарантирующими чистоту воды. Если качество воды не соответствует требованиям, она повторно подвергается обработке. Йод добавляется в питьевую воду для предотвращения развития микробов, и важно отметить, что система способна поддерживать высокий уровень восстановления воды, обеспечивая астронавтам достаточное количество воды для их основных потребностей во время космических миссий.

Другие интересные новости:

▪ Прорыв в эффективности органических полупроводников

▪ Наноматериал из марсианской почвы

▪ Глаз мотылька поможет создать антибликовое покрытие

▪ Медицинский датчик на ногте

▪ Создан пожирающий информацию квантовый демон Максвелла

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Типовые инструкции по охране труда (ТОИ). Подборка статей

▪ статья А он, мятежный, просит бури. Крылатое выражение

▪ статья Кто решил сложную математическую проблему, приняв ее за домашнее задание? Подробный ответ

▪ статья Сельдерей. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Чернильные карандаши. Простые рецепты и советы

▪ статья Схема, распиновка (распайка) кабеля Panasonic G450, G500 + распиновка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025