Регулиране на оборотите на електродвигатели
Трябва да се справите с въпроса за регулиране на скоростта при работа с електрически инструменти, управление на шевни машини и други уреди в ежедневието и на работа. Няма смисъл да се регулира скоростта чрез просто намаляване на захранващото напрежение - електродвигателят рязко намалява скоростта, губи мощност и спира. Най-добрият вариант за контрол на скоростта е контрол на напрежението с обратна връзка за тока на натоварване на двигателя.
В повечето случаи универсалните колекторни електродвигатели с последователно възбуждане се използват в електрически инструменти и други устройства. Те работят добре както на AC, така и на DC. Характеристика на работата на колекторния електродвигател е, че когато намотките на котвата се включат върху колекторните ламели, по време на отваряне възникват импулси на обратна емф на самоиндукция. Те са еднакви по амплитуда, но противоположни по фаза. Ъгълът на отместване на обратната ЕМП се определя от външните характеристики на двигателя, неговото натоварване и други фактори. Вредното действие на обратната ЕМП се изразява в искрене на колектора, загуба на мощност на двигателя, допълнително нагряване на намотките. Част от обратното ЕМП се потиска от кондензаторите, шунтиращи модула на четката.
Помислете за процесите, протичащи в режим на управление с ОС, като използвате примера на универсална схема (фиг. 1). Резистивно-капацитивната верига P12-KZ-S2 осигурява формирането на референтно напрежение, което определя скоростта на въртене на електродвигателя. Когато натоварването се увеличи, скоростта на въртене на електродвигателя намалява и неговият въртящ момент намалява. Обратната ЕМП, която възниква върху електродвигателя и се прилага между катода на тиристора /51 и неговия управляващ електрод, се намалява. В резултат на това напрежението на управляващия електрод на тиристора се увеличавапропорционално на намаляването на обратната емф. Допълнителното напрежение върху управляващия електрод на тиристора го кара да се включва при по-малък фазов ъгъл (ъгъл на прекъсване) и да подава повече ток към електродвигателя, като по този начин компенсира намаляването на скоростта на въртене при натоварване. Има, така да се каже, баланс на импулсното напрежение върху управляващия електрод на тиристора, който се състои от захранващото напрежение и напрежението на самоиндукция на двигателя. Превключвателят 5A1 позволява, ако е необходимо, да премине към захранване с пълно напрежение, без настройка. Особено внимание трябва да се обърне на избора на тиристор за минимален ток на включване, което ще осигури по-добра стабилизация на скоростта на въртене на двигателя.
Втората верига (фиг. 2) е предназначена за по-мощни електродвигатели, използвани в дървообработващи машини, мелници, бормашини. При него принципът на регулиране остава същият. Тиристорът в тази верига трябва да бъде инсталиран на радиатор с площ най-малко 25 cm2.
За електродвигатели с ниска мощност и, ако е необходимо, за получаване на много ниски скорости на въртене е възможно успешно да се приложи схемата на IC (фиг. 3). Захранва се от 12V DC. В случай на по-високо напрежение, микросхемата трябва да се захранва чрез параметричен стабилизатор със стабилизиращо напрежение не по-високо от 15V. Контролът на скоростта се осъществява чрез промяна на средната стойност на напрежението на импулсите, приложени към електрическия мотор. Такива импулси ефективно регулират много ниски скорости на въртене, сякаш непрекъснато "натискат" ротора на електродвигателя. При високи обороти двигателят работи нормално.
Една много проста схема (фиг. 4) ще помогне да се избегнат извънредни ситуации на железопътната линия (играчка) и ще отвори нови възможности за контролформулировки. Лампа с нажежаема жичка във външна верига защитава и сигнализира за късо съединение на линията, като същевременно ограничава изходния ток.
Когато се изисква регулиране на скоростта на електродвигатели с висок въртящ момент на вала, например в електрическа лебедка, може да бъде полезна мостова верига с пълна вълна (фиг. 5), осигуряваща пълна мощност на електродвигателя, което значително се различава от предишните, където работи само една половин вълна на захранващото напрежение. За захранване на тригерната верига се използват диоди /D2 и /D6 и амортизиращ резистор R2. Забавянето на отварянето на тиристорите във фаза се осигурява от заряда на кондензатора C1 през резисторите R3 и R4 от източник на напрежение, чието ниво се определя от ценеровия диод VD8. Когато кондензаторът C1 се зареди до прага на работа на еднопреходния транзистор VT1, той отваря и стартира тиристора, на анода на който има положително напрежение. Когато кондензаторът се разреди, еднопреходният транзистор се изключва. Стойността на резистора R5 зависи от типа на двигателя и желаната дълбочина на обратната връзка. Стойността му се изчислява по формулата:
където I е ефективната стойност на максималния ток на натоварване за даден електродвигател. Предложените схеми са добре повторяеми, но изискват избор на някои елементи в зависимост от характеристиките на използвания двигател (почти невъзможно е да се намерят електродвигатели, подобни на всички параметри, дори в една и съща серия).