|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Sterownik napędu elektrycznego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Silniki elektryczne Regulator obrotów silnika stabilizujący jego obroty przy zmianie obciążenia znacznie zwiększa możliwości eksploatacyjne takich sprzętów AGD jak wiertarka elektryczna, piła elektryczna, robot kuchenny itp. Prosty i skuteczny regulator półfalowy szeregowego wzbudzenia Znany jest silnik elektryczny kolektora, który stabilizuje prędkość obrotową dzięki sprzężeniu zwrotnemu wielkości pola elektromagnetycznego, które występuje na wirniku silnika i zależy od jego obciążenia. Niestety taki regulator ma istotną wadę - wykorzystuje bardzo czuły tyrystor o prądzie otwarcia mniejszym niż 100 μA. Znalezienie dla niego następcy jest prawie niemożliwe. W opublikowanym artykule autor proponuje własną wersję rozwiązania projektowego obwodu regulatora, w której usunięto ograniczenia dotyczące parametrów tyrystora. Zanim przejdziemy do opisu zmodernizowanego sterownika napędu elektrycznego, zatrzymajmy się pokrótce nad zasadą działania prostego urządzenia sterującego [1]. Jego schematyczny schemat pokazano na ryc. 1. Jest to mostek, którego lewe ramię tworzy dzielnik napięcia sieciowego R1 - R2C1 - VD1, a prawe - tyrystor VS1 i silnik M1. Przejście sterujące tyrystora jest zawarte w przekątnej mostka. Sygnał otwierający tyrystor jest sumą sygnałów, które są dodawane w przeciwfazie: napięcia sieciowego, ustawionego przez rezystor R2 silnika i przeciw-EMF z wirnika silnika. Gdy napięcie pozostaje niezmienione, mostek jest zrównoważony, a prędkość obrotowa silnika również się nie zmienia. Zwiększenie obciążenia wału silnika zmniejsza jego prędkość i odpowiednio zmniejsza wartość wstecznego pola elektromagnetycznego, co prowadzi do niewyważenia mostka. W rezultacie sygnał do przejścia sterującego tyrystora wzrasta, aw następnym dodatnim półokresie otwiera się z mniejszym opóźnieniem, zwiększając tym samym moc dostarczaną do silnika. W rezultacie spadek prędkości obrotowej silnika na skutek wzrostu obciążenia okazuje się znacznie mniejszy niż w przypadku braku regulatora.
W tym przypadku regulacja jest bardzo stabilna, ponieważ niedopasowanie jest eliminowane w każdym dodatnim półokresie napięcia sieciowego. Przede wszystkim efekt stabilizacji wyraża się przy niskich i średnich prędkościach obrotowych silnika. Wraz ze wzrostem napięcia regulacyjnego na rezystorze R2 i wzrostem prędkości obrotowej silnika pogarsza się stopień utrzymania stałej prędkości obrotowej silnika. Tyrystor VS1 w regulatorze pełni dwie funkcje: próg - zgodnie z sygnałem niedopasowania mostka i moc - zgodnie z przełączanym prądem przez silnik. Diody VD1, VD2 zapewniają półfalową pracę urządzenia, ponieważ porównanie napięć z rezystora R2 i back-emf jest możliwe tylko przy braku prądu przez silnik. Kondensator C1 w dzielniku napięcia sieciowego rozszerza strefę regulacji w kierunku małych prędkości, a kondensator C2 w obwodzie tyrystorowej elektrody sterującej zmniejsza wrażliwość regulatora na iskrzenie szczotek silnika. Tryb półfalowy silnika prowadzi do spadku mocy wyjściowej. Aby osiągnąć maksymalną moc i prędkość, zbocznikuj tyrystor, naciskając przycisk SA1. W takim przypadku obie półfale napięcia sieciowego zostaną dostarczone do silnika. Jak już wspomniano, główną wadą rozważanego sterownika jest konieczność zastosowania bardzo czułego tyrystora o prądzie otwarcia mniejszym niż 100 μA, którego praktycznie nie ma do zastąpienia. Wprowadzenie tranzystorowego analogu tyrystora pozwala usunąć ograniczenia dotyczące parametrów otwarcia VS1 przy zachowaniu tych samych charakterystyk sterowania. Zainstalowanie diody Zenera w dzielniku napięcia sieciowego ogranicza zmiany prędkości silnika przy wahaniach napięcia zasilania. Schemat zmodernizowanego regulatora pokazano na ryc. 2. Podobnie jak omówione powyżej urządzenie, regulator pracuje tylko przy dodatniej półfali napięcia sieciowego.
Napięcie niedopasowania mostka przez diodę VD2 i rezystor R10 jest dostarczane do złącza baza-emiter tranzystora VT2. Czułość tego urządzenia i jakość jego regulacji są wyższe, ponieważ napięcie otwarcia tranzystorów jest znacznie mniejsze niż tyrystorów. Prąd sterujący, analogicznie do regulatora pokazanego na ryc. 1 wybiera się na 0,1 mA przez zbocznikowanie złącza tranzystora z rezystorem R7. Jeżeli napięcie pochodzące z silnika rezystora R2 jest wyższe niż napięcie na wirniku silnika, wówczas tranzystor VT2 otwiera się i otwiera VT1. Urządzenia te tworzą analog tyrystora, a po włączeniu tworzą silny impuls prądu rozładowania kondensatora C3, który poprzez rezystor ograniczający prąd R9 jest podawany do elektrody sterującej triaka VS1. Triak włącza się, napięcie jest podawane do silnika, a liczba obrotów wzrasta. Jeśli napięcie na rezystorze R2 jest niższe niż na wirniku silnika, triak nie włączy się, liczba obrotów spadnie. Kondensator magazynujący C3 jest ładowany z sieci przez rezystor R5. Dioda Zenera VD4 ogranicza napięcie na kondensatorze do poziomu nieco wyższego niż możliwe napięcie otwarcia triaków lub tyrystorów. Ponadto dioda Zenera eliminuje pojawienie się napięcia wstecznego na tranzystorach wzmacniacza. Kondensator C4, oprócz redukcji zakłóceń od iskrzenia szczotek silnika, pełni funkcję integracji w obwodzie sprzężenia zwrotnego. Zwiększenie jego pojemności zwiększa stabilność regulatora, co jest konieczne w przypadku słabego styku szczotek, któremu towarzyszy silne iskrzenie lub przy ustawianiu skrajnie niskich prędkości, kiedy może wystąpić tzw. „kołysanie” obrotów. Należy jednak pamiętać, że wraz ze wzrostem pojemności kondensatora C4 pogarszają się charakterystyki dynamiczne napędu i spada jakość stabilizacji prędkości. Stała obwodu R5C3 jest taka, że kondensator C3 ładuje się szybciej niż ładunek kondensatora C4. Odbywa się to tak, że w każdym możliwym momencie otwarcia tranzystora VT2 napięcie robocze niezbędne do wygenerowania impulsu rozruchowego jest już obecne na kondensatorze C3. Czasami taki stan może zostać naruszony ostrym niewyważeniem mostka - gdy silnik jest zatrzymany (niski opór wirnika) i maksymalne napięcie na silniku rezystora R2 (duży prąd otwarcia z dzielnika). W rezultacie tranzystory otwierają się przed zakończeniem ładowania kondensatora C3, nie ma na nim napięcia, a impuls prądu rozładowania nie powstaje. Prąd płynący przez rezystor R5 jest wystarczający do podtrzymania tranzystorów, ale mały do włączenia triaka, a zatem silnik się nie obraca. Taką możliwość można uznać za pozytywną, gdyż w tym przypadku nawet przy zakleszczeniu napędu silnik jest wyłączany. Jeśli jest to niepożądane, jest eliminowane przez zmniejszenie rezystancji rezystorów R5 - R7 i (lub) zwiększenie rezystancji rezystora R1. Wielkość i kształt napięcia na rezystorze R2 są praktycznie niezależne od zmiany napięcia sieciowego z powodu obecności ogranicznika R4 - VD1. Dzięki temu wahania napięcia zasilającego nie prowadzą do niestabilności ustawionego kąta fazowego otwarcia triaka. Niestabilność napięcia sieciowego ustawionej prędkości silnika jest również znacznie zmniejszona. Przy stałym kącie fazowym prędkość zmienia się tylko z powodu zmiany amplitudy napięcia na silniku. Cechą opisywanego regulatora jest zastosowanie triaka. Faktem jest, że przełączenie maksymalnej prędkości przez zamknięcie obwodu „anoda-katoda” zakłada obecność bezzwłocznych styków SA1 o wystarczającej sile wyłączania. W przypadku innego wykonania styków może dojść do iskrzenia lub powstania łuku elektrycznego. To ostatnie jest wysoce niepożądane, ponieważ prowadzi do przepalenia styków i płytki drukowanej, a tym samym stwarza zagrożenie pożarowe. Triak umożliwia przeniesienie przełączania na obwód elektrody sterującej, co całkowicie eliminuje iskrzenie na stykach, upraszcza ich konstrukcję i powiązanie z rezystorem sterującym R2. Podczas regulacji triak działa jak tyrystor, a gdy styki są zamknięte, przekazuje prąd przemienny do silnika. Tranzystory w stanie otwartym triaka są zablokowane i nie działają. Włączenie uzwojeń stojana i wirnika pokazane na schemacie regulatora jest optymalne dla silników z oddzielnymi końcówkami uzwojeń wyjściowych. W silnikach z wewnętrznym połączeniem uzwojeń wirnika i stojana łączy się je w miejsce pokazanego na schemacie uzwojenia wirnika, a obwód uzwojenia stojana zastępuje się zworką. Jednak ze względu na obecność uzwojenia stojana w obwodzie sprzężenia zwrotnego, najnowsza wersja regulatora ma nieco gorsze właściwości regulacji prędkości. Kondensatory C2, C6 eliminują zakłócenia, a obwód R11C5 tłumi iskrzenie szczotek. Rezystor R1 ogranicza granice kontrolne stanu otwartego triaka na początku dodatniego półcyklu. Wraz ze wzrostem obciążenia wału, tylna siła elektromotoryczna silnika dodatkowo przesuwa moment odblokowania triaka na początek półcyklu względem pozycji ustawionej przez rezystor regulacyjny R2 na biegu jałowym. Jeśli rezystor R1 został wybrany na biegu jałowym, to pod obciążeniem przeciw-EMF niejako przenosi moment otwarcia triaka na początek półcyklu. W rezultacie po pewnym czasie otwiera się i następuje „dip” (spadek) prędkości w górnym położeniu suwaka rezystora R2. Zjawisko to jest eliminowane poprzez zwiększenie rezystancji rezystora R1. Podczas opracowywania regulator został przetestowany z różnymi silnikami kolektorowymi: DK77 (do domowych urządzeń elektrycznych i elektronarzędzi), MSH-2 (do maszyn do szycia), a nawet z silnikiem o wzbudzeniu równoległym SL261M. Sterowanie tak znacząco różniącymi się silnikami nie wymagało żadnych zmian w regulatorze. Używając silnika z równoległym wzbudzeniem, należy pamiętać, że jego uzwojenie stojana musi być zasilane z oddzielnego źródła zewnętrznego, a ponadto przed podaniem napięcia przez regulator na twornik. Możliwości regulatora ilustrują charakterystykę obciążenia (linia ciągła bez VD1, linia przerywana z VD1), pobraną dla silnika DK77-280-12 przy prędkości obrotowej biegu jałowego 1500 obr./min i różnych napięciach sieci (ryc. 3). Ten silnik o mocy 400 W przy 1200 obr./min można łatwo wyhamować ręką na jego wale, aż do całkowitego zatrzymania, jeśli zasilanie jest dostarczane przez autotransformator, który ustawia tę samą prędkość na biegu jałowym na 1500 obr./min.
Przy niewielkiej komplikacji w stosunku do pierwowzoru regulator jest całkowicie bezkrytyczny dla rozrzutu parametrów elementów. Jako triaki, TS, TS2, 2TS112 i TS106 mają zastosowanie do prądów 6,3-10-16 A, a także KU208G lub 2U208G do 5 A. Można również użyć tyrystorów KU201L, 2U201L, KU202N-M, 2U202N-M, KU228I i inne pod warunkiem, że stycznik jest zainstalowany wzdłuż obwodu „anoda-katoda”. Potrzeba odprowadzania ciepła zależy od wielkości prądu obciążenia. Tranzystory muszą pozwalać na prąd co najmniej 250 mA i napięcie co najmniej 15 V. Funkcje VT1 mogą być wykonywane przez KT350A, KT209 (A-M), KT501A, KT502A (B-E), KT661 A, KT681A i inne oraz VT2 - KT503A (B-E), KT645A, KT660A (B), KT684A (B) i inne o podobnych właściwościach. Diody mogą mieć prąd co najmniej 10 mA i napięcie co najmniej 400 V - KD105 (B-G), KD209 (A-V), KD221 (V-G), KD226 (V-D), D209, D210, D211, D226, D237 ( PNE). Dioda Zenera VD1 nadaje się do napięcia stabilizującego 120 ... 180 V (KS630A, KS650A, KS680A, 2S920A, 2S950A, 2S980A) i może być zastąpiona łańcuchem połączonych szeregowo diod Zenera małej mocy dla całkowitego napięcia 150 V. Dioda Zenera VD4 - dowolna mała moc o napięciu stabilizującym 9 ... 11 V, z wyjątkiem kompensowanych termicznie. Kondensatory C1-C4 - ceramiczne KM, KM-6, K10-17 lub foliowe K73-17. Kondensatory C5, C6 - K73-17 o napięciu znamionowym 630 V (nie można stosować kondensatorów innego typu oraz K73-17 o niższym napięciu znamionowym). Rezystory stałe - MLT lub dowolne inne. Rezystor R2 - RP1-64A, można go zastąpić dowolnym rezystorem zmiennym bez drutu o charakterystyce liniowej (SPZ-4M, SPZ-6, SPZ-9 itp.). Dobór rezystora o charakterystyce odwrotno-logarytmicznej (B) zwiększy płynność regulacji w strefie niskich obrotów silnika. Rezystor trymera R3 - SPZ-27, SPZ-38. Można go zastąpić wybranym rezystorem stałym. Wyłącznik prędkości maksymalnej SA1 wykonany jest w postaci styku ruchomej płytki sprężynowej oraz stałego stojaka na płytce regulatora. Pomiędzy rezystorem R2 a stykiem ruchomym znajduje się plastikowa tuleja adaptera z krzywką, która zapewnia zamknięcie styku ruchomego z zębatką w górnym położeniu rezystora zmiennego R2 zgodnie ze schematem. Podczas regulacji regulatora suwak rezystora R2 należy ustawić w dolnym położeniu zgodnie ze schematem, a rezystorem strojenia R3 ustawić żądane minimalne obroty silnika. Ponadto, zmieniając położenie suwaka rezystora R2, należy sprawdzić zmianę prędkości od minimalnej do maksymalnej, brak „kołysania” obrotów przy minimalnej prędkości bez obciążenia, brak „zanurzenia” w obroty przy maksymalnej prędkości trybu półfalowego pod obciążeniem, a także działanie styków maksymalnej prędkości. Kołysanie jest eliminowane przez zwiększenie pojemności kondensatora C4, a spadek jest eliminowany przez wzrost rezystancji rezystora R1, po czym ponownie określa się położenie suwaka rezystora R3. Podsumowując, należy zauważyć, że w regulatorach tego typu obrotomierz jest wykonawczym silnikiem elektrycznym, a napięcie sprzężenia zwrotnego jest określane przez namagnesowanie szczątkowe obwodu magnetycznego silnika oraz stabilność styku szczotki. Z tego powodu jakość regulacji zależy bezpośrednio od określonych charakterystyk zastosowanego silnika. Jednak ekstremalna prostota urządzenia sterującego i dobra charakterystyka obciążenia w pełni rekompensują tę wadę. literatura
Autor: V. Zhgulev, Serpukhov, obwód moskiewski
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Czujnik ciśnienia Honeywell w wersji SMD
▪ część witryny Zasilanie. Wybór artykułu ▪ artykuł Jak zrobić domowe wideo, aby było interesujące do obejrzenia później. sztuka wideo ▪ artykuł Dlaczego byki rzucają się na czerwone ubrania? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Kandydoza pieluszkowa. Opieka zdrowotna ▪ artykuł Bezdławikowe zasilanie świetlówek. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Jeszcze raz o Ural 84M. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony