Тиристорный регулятор оборотов электродвигателей

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.

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, эммитер 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 иПИт. 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

 

 

 

 

 

 

Источник: Журнал Радиомир №1 за 2010

Тиристорный регулятор оборотов электродвигателей

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

——

Журнал Радиомир №1 за 2010Тиристорный регулятор оборотов электродвигателей
Тиристорный регулятор оборотов электродвигателей
Тиристорный регулятор оборотов электродвигателей

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 Ml снижаются. Светодиод HL2 в цепи эммитера 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 Ml. 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.

Тиристорный регулятор оборотов электродвигателей

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика