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:

Моховая губка для сбора нефти из воды 24.04.2025

Разливы нефти продолжают оставаться одной из самых опасных угроз для экосистем океанов и пресной воды. Эти инциденты не только нарушают баланс водной среды, но и наносят долгосрочный ущерб флоре, фауне и местному населению. В поисках эффективных и экологичных решений ученые со всего мира работают над технологиями, способными быстро и безопасно устранять последствия таких катастроф. Одним из самых перспективных достижений в этой области стала новая разработка китайских исследователей из Университета образования Гуйчжоу. Команда ученых сфокусировала свои усилия на использовании природного ресурса - мха сфагнума, широко распространенного и известного своей способностью удерживать влагу. Однако специалисты пошли дальше: они модифицировали поверхность мха с помощью доступных химических реагентов, добившись того, что материал стал эффективно впитывать нефтепродукты, одновременно отталкивая воду. Такая селективность делает его особенно подходящим для применения при очистке загрязненных вод ...>>

Круглый ветрогенератор Windgate для домов 24.04.2025

Владельцы частных домов все чаще обращают внимание на альтернативные способы генерации электричества. Одним из перспективных направлений остается ветроэнергетика, но ее внедрение в бытовые условия сталкивается с рядом трудностей. Среди них - недостаточная скорость ветра в жилых районах, шум от работы турбин и высокая стоимость установки оборудования. Однако американская компания Honeywell вместе с EarthTronics представила решение, способное преодолеть эти барьеры - круглый ветрогенератор Windgate. Инженеры предложили инновационный подход, отказавшись от классической конструкции турбины с зубчатой ступицей. Вместо этого Windgate использует технологию Blade Tip Power System: генерация электроэнергии осуществляется за счет постоянных магнитов, установленных по краям лопастей и на ободке ротора. Такой подход позволяет значительно снизить механическое сопротивление и производить энергию даже при скорости ветра всего 0,8 метра в секунду, в то время как стандартные турбины требуют как мини ...>>

Вороны разбираются в геометрии 23.04.2025

Ученые все чаще пересматривают свои взгляды на интеллектуальные способности животных. Оказывается, некоторые виды демонстрируют куда более сложное поведение, чем считалось ранее. Одним из поразительных открытий последних месяцев стало доказательство того, что черные вороны способны воспринимать геометрические закономерности. Исследование, проведенное специалистами из Тюбингенского университета в Германии, показало: эти птицы обладают зачатками пространственного мышления, характерного прежде всего для человека. Опыты, позволившие прийти к таким выводам, проводились с участием обученных черных ворон, которым демонстрировали различные геометрические формы на экране. Исследователи ставили перед птицами задачу распознать фигуру, которая выбивается из общего ряда. Причем отличие могло быть как броским - например, звезда среди квадратов, - так и едва заметным, вроде небольшого наклона одной из фигур. За правильный выбор ворона получала вознаграждение в виде лакомства. Примечательно, что ...>>

Случайная новость из Архива Свобода воли позволяет нам быть собой 20.06.2016 Специалисты из Техасского университета A&M (США) под руководством Элизабет Сето (Elizabeth Seto) исследовали, как свобода воли влияет на личностное самоощущение. Выяснилось, что пониженная уверенность в свободе воли ведет к ощущению потери контроля над своими действиями и неуверенности в собственном "я". Чтобы выяснить, как чувство свободы воли влияет на самосознание человека, команда Сето пригласила около 300 добровольцев и, разделив их на группы, провела опрос на предмет их самоощущения и уверенности в наличии свободы воли. Участники эксперимента, не выказавшие большой уверенность в этом последнем, отличались от других опрашиваемых высокой степенью отчуждения собственного "я". Последующие эксперименты показали, что неуверенность в свободе воли ведет к сомнениям по отношению к собственным действиям. Так, участникам предложили сделать выбор - оставить деньги себе или пожертвовать на благотворительность. Специалисты затем выяснили, что неуверенные в свободе воли участники сомневались в собственном решении, в отличие от тех, кто не имел проблем с ощущением этой самой свободы. Согласно ранним исследованиям, отсутствие свободы воли провоцирует в поведении человека обман, агрессию и неблагодарность. Специалисты также сообщают, что проблемы с самоощущением равным образом ведут к тревоге, депрессии и неудовлетворенности. С другой стороны, уверенность в собственном "я" повышает чувство собственного достоинства и значимости. Сето считает, что это исследование в будущем поможет ее команде разобраться в природе аморального поведения человека. Элизабет комментирует: "Когда мы ощущаем недостаток свободы воли и не имеем возможности быть собой, мы рискуем вести себя аморально. Если мы ставим себе задачу улучшить уровень жизни каждого из нас и общества в целом, такие знания важно учитывать".

Другие интересные новости:

▪ Нанохимчистка фресок

▪ Электромобиль как резервный источник питания в доме

▪ Библейское дерево возрождено из 1000-летних семян

▪ Водород на солнечной энергии

▪ 800V MOSFET P7 CoolMOS от Infineon

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Эффектные фокусы и их разгадки. Подборка статей

▪ статья Одноколесный мотоплуг. Чертеж, описание

▪ статья Как использовать метеориты? Подробный ответ

▪ статья Работа с ручным пневматическим инструментом. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Электронное реле контроля зарядки. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Флаги всех наций. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025