Arskama.ru

Автомобильный журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Частота оборотов коллекторного двигателя

Радиосхемы Схемы электрические принципиальные

Мы в социальных сетях

Главное меню

  • Главная
  • Начинающим
  • Аудиотехника
  • Электроника в быту
  • Антенны и радиоприемники
  • Источники питания
  • Шпионские штучки
  • Световые устройства
  • Приборы и измерения
  • Светодиод и его применение
  • Авто-Мото- Вело электроника
  • Музыкальные центры, магнитолы
  • DVD и домашние кинотеатры
  • Автомагнитолы и прочий автозвук
  • Блоки питания и инверторы ЖК телевизоров
  • Схемы мониторов
  • Схемы телевизоров LCD
  • Схемы телевизоров LED
  • Схемы усилителей и ресиверов
  • Схемы спутниковых ресиверов
  • Инверторы сварочные
  • Справочные материалы
  • Сварка и сварочное оборудование
  • Отечественная техника 20 века
  • Программаторы
  • Устройства на микроконтроллерах
  • Для компьютера
  • Телефония
  • Медицина и здоровье
  • Радиоуправление
  • Бытовая автоматика
  • Бытовая техника
  • Оргтехника
  • Ноутбуки
  • Ардуино

Реклама на сайте

Стабилизатор частоты вращения коллекторного двигателя

Электроника в быту

В. ТУШНОВ, г. Луганск
Радио, 2002 год, № 9

Широкое применение в электроприводах различных механизмов находят коллекторные двигатели с независимым возбуждением. Они создают значительный крутящий момент, позволяя при этом изменять частоту вращения вала от нулевой до максимальной рабочей. Автору предлагаемой статьи удалось изготовить сравнительно простое устройство для ручного регулирования частоты вращения электродвигателя, автоматически поддерживающее ее постоянной при изменениях напряжения питания и механической нагрузки на вал.

Устройства управления коллекторными электродвигателями с независимым возбуждением двлят на две основные группы: широтно-импульсные и фазовые регуляторы. Последние зарекомендовали себя более надежными. Однако промышленные изделия такого типа построены по слишком громоздким схемам. Анализ показал, что их можно значительно упростить без ухудшения технических характеристик. Предлагаемый стабилизатор и регулятор частоты вращения предназначены для двигателей КПА-563, КПК-564 и аналогичных мощностью 90. 120 Вт при напряжении питания до 42 В.

Схема устройства показана на рисунке. На электродвигатель М1 подают пульсирующее напряжение, полученное с помощью диодного моста VD1 — VD4 из переменного 36. 42 В. Цепь VD6C2 превращает пульсирующее напряжение в постоянное, которым через стабилизатор напряжения на стабилитроне VD9 и транзисторе VT1 питают микросхему DA1. Светодиод HL1 служит индикатором включения питания.

Для увеличения кликните по изображению (откроется в новом окне)

Со стабилитрона VD10 снимают образцовое напряжение для цепей стабилизации и регулирования. Требуемую частоту вращения устанавливают переменным резистором R12, изменяющим напряжение, которое подают на неинвертирующий вход ОУ DA1 через фильтр R15C5R16. Здесь его суммируют с напряжением обратной связи по току. Последнее снимают с резистора R3, включенного последовательно в цепь якоря двигателя М1, и подают на вход ОУ через делитель напряжения R5R8 и фильтр R3C4R13. Элементы R6, VD7, VD8 ограничивают напряжение токовой обратной связи при перегрузках двигателя.

На инвертирующем входе ОУ DA1 образцовое напряжение, поступающее через резисторы R19 и R20, суммируют с напряжением, которое снимают с якоря двигателя М1 и подают на ОУ через резисторы R14, R21, R22.

ОУ DA1 включен по схеме интегрирующего усилителя, коэффициент передачи и постоянная времени которого определяют характеристики системы стабилизации в целом. Выходное напряжение ОУ управляет формирователем импульсов на однопереходном транзисторе VT2. От их длительности зависят угол открытия тринистора VS1 и среднее значение тока, протекающего через обмотку якоря двигателя М1. Оптрон U1 изолирует цепи управления от силовых.

Детали и налаживание

В устройстве использованы конденсаторы С1 — МБГО или МБГЧ, С2, С4, С5, С9 — К50-35, С7, С10 — серий К73, СЗ, С6, С8 — малогабаритные керамические; резисторы R2 — С5-16, R15, R19, R22 — СП5-2, R12 — ППБ-1В, остальные—МЛТ. При замене КР140УД1Б другим ОУ, например, К140УД6, следует учесть их различия в назначении выводов и парвметрах цепей коррекции

Для нaлaживaния стабилизатора необходим регулируемый источник переменного напряжения 36. 42 В. Кроме того, нужно иметь возможность контролировать частоту вращения вала двигателя при изменении механической нагрузки на него.

Простой и удобный датчик частоты вращения — обычная магнитофонная головка, установленная на расстоянии нескольких миллиметров от вала, на котором закреплен небольшой постоянный магнит. Импульсы, наведенные в обмотке головки, можно наблюдать на экране осциллографа, в их частоту — измерять частотомером. Переменную механическую нагрузку на вал создают, прижимая к нему кусок плотной резины. Этот способ пригоден для двигателей мощностью не более 200 Вт.

Приступая к налаживанию, вместо постоянного резистора R5 устанавливают подстроечный номиналом 470 Ом Движок переменного резистора R12 переводят в положение, соответствующее минимальному сопротивлению. Включив питание, подстроечным резистором R19 добиваются полной остановки двигателя. Затем подстроечным резистором R15 заставляют двигатель начать вращение с минимальной скоростью.

После этого движок переменного резистора R12 устанавливают в среднее положение и, дождавшись разгона двигателя до постоянной скорости, механически нагружают его вал. Изменением сопротивления резистора R5 добиваются минимальной зависимости частоты вращения от нагрузки. Теперь подстроечный резистор можно заменить постоянным нужного сопротивления.

Подстроечный резистор R22 устанавливают в положение, в котором обороты двигателя остаются практически постоянными при изменении напряжения питания на 10. 20%. Затем вновь уменьшают сопротивление резистора R12 до минимума и подстроечным резистором R19 устанавливают частоту вращения равной нижней границе заданного интервала регулирования. На этом налаживание стабилизатора закончено.

Читать еще:  Давление в двигателе на запорожце

Регулятор оборотов коллекторного двигателя без потери мощности TDA1085

Описание:

Подробнее:

Модуль представляет собой небольшую плату со всеми необходимыми элементами для обвязки и построенную на микросхеме TDA1085c. Необходимым условием для подключения является наличие таходатчика (тахогенератор) , который позволяет обеспечить обратную связь электродвигателя с микросхемой. При нагрузки двигателя, частота оборотов начинает падать, что фиксирует таходатчик, который дает команду микросхеме увеличить напряжение и наоборот, когда нагрузка ослабевает — напряжение на двигатель падает. Таким образом данная конструкция позволяет поддерживать постоянную мощность коллекторного двигателя при изменении частоты вращения ротора.

Данный модуль хорошо подходит к электродвигателю от стиральной машины автомат. В сочетании двух устройств, легко можно сделать своими руками: Токарный станок по дереву, Фрезерный станок, Медогонку, Газонокосилку, Гончарный круг, Дровокол, Наждак, Сверлильный станок, Корморезка и другие устройства где необходимо вращение миханизмов.

Есть вариант на конденсаторном типе питания:

Стоимость данной платы 63,00 BYN .

Подключение

Для подключения коллекторного двигателя к плате управления необходимо р азобраться в распиновке проводов. Стандарный коллекторный двигатель имеет 3 группы контактов: таходатчик, щетки и обмотка статора. Редко, но может присутсвовать и 4 группа контактов термозащиты (провода обычно белого цвета).

Таходатчик: расположен с задней части двигателя с выходящими проводами (меньше по сечению чем остальные). Провода могут прозваниваться мультиметром и могут иметь небольшое сопротивление.

Щетки: провода прозваниваются друг с другом и коллектором двигателя.

Обмотка: провода имеют 2 или 3 вывода (со средней точкой). Провода прозваниваются друг с другом.

При подключении коллекторного двигателя к сети 220 Вольт:

Один конец проводов щетки и обмотки соединяем накоротко (или ставим перемычку в контактную колодку), другой конец проводов подключаем к сети 220В. Направление вращения двигателя будет зависить какой из проводов обмотки будет подключен к сети 220В. Если необходимо изменить направление движения двигателя — поставьте перемычку на другую пару проводов «обмотка-щетка».

При подключении коллекторного двигателя к плате регулятора оборотов:


Проводами которыми подключался двигатель к сети 220В подключаем к клемме «М». К клемме «Тaho» подключаем таходатчик. К клемме «L N» подключаем сетевое питание 220 Вольт. Полярность не имеет значения.

В комплекте идет выключатель (клемма SA). Если выключатель не нужен — поставьте перемычку.

Настройка

На плате предусмотрено 3 типа настройки:

— настройка плавности набора оборотов;

— настройка диапазона регулировки оборотов.

Для надежности в работе и правильности настройки рекомендуется выполнять настройку в следующей последовательности:

1) Н астройка плавности набора оборотов выполняется подстроечным резистором R1, который отвечает за плавность набора оборотов коллекторного двигателя.

2) Настройка таходатчика выполняется подстроечным резистором R3, что позволяет убрать рывки и дерганье в работе двигателя при регулировки скорости вращения.

3) Настройка диапазона регулировки оборотов выполняется подстроечным резистором R2. Настройка позволяет ограничить или увеличить минимальное число оборотов коллекторного двигателя, даже при минимально выкрученном потенциометре.

Подключение реверса

Для подключения реверсного переключателя необходимо убрать перемычку в двигателе (обмотка и щетки). Провода в переключателе разделены тремя парами проводов, одна из которых имеет залуженные концы. Пара с залуженными концами подключается к клемме M. Две оставшиеся пары подключаются к обмотке и щеткам. Какая пара будет подключена к обмотке или щеткам не имеет значения. Полярность подключения не имеет значения.

Пара проводов для подключения к таходатчику двигателя имеет зеленый или черный цвет.

Реверсный переключатель не входит в стандартную комплектацию платы и приобретается отдельно.

Схема подключения реверса к плате:

Плата настраивается и проверяется перед продажей!


Технические характеристики

Напряжение питания220В/50 Гц
Мощность, макс.1000 Вт
Диапазон регулировкиот 0 Гц до максимальных
Размер платы93х68х30 мм

— Плата регулятора мощности на TDA1085 — 1шт.

— Потенциометр с ручкой — 1шт.

— Упаковка с инструкцией — 1шт.

Дополнительная комплектация

— Набор проводов с клеммами — 5 шт. +5 руб.

— Переключатель реверса с проводами на клеммах — 1 компл. +10 руб.

— Установка платы в корпус со всеми переключателями и проводами (только подключить к двигателю) +38 руб.

Преимущества:

1. Трансформаторная схема питания обеспечивает безопасную и надежную работу.
2. Перед продажей все платы настраиваются и проверяются в работе.
3. Компактный размер платы позволит установить ее в любой корпус.
4. Качественный монтаж радиоэлементов.
5. Плата заводского изготовления с маской обеспечит защиту от пыли и коррозии.

Скачать описание регулятора оборотов на микросхеме TDA1085CG


Теги: регулятор оборотов коллекторного двигателя 220в — 12в, схема своими руками на микросхеме TDA1085 купить Минск, регулятор оборотов двигателя с поддержанием мощности от стиральной машины-автомат, коллекторный двигатель регулятор для медогонки, сверлильный или фрезерный станок своими руками, медогонка своими руками, регулятор оборотов двигателя для стиральной машины

Читать еще:  Характеристики двигателя yuchai yc6b125

Регулирование скорости вращения коллекторного двигателя постоянного тока

Двигатели постоянного тока и мотор-редукторы, созданные на их основе, нуждаются в надежной системе управления скоростью вращения вала. Простым и удобным методом решения проблемы является применение широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Способ основан на преобразовании постоянного напряжения в импульсное. При этом управление частотой вращения осуществляют путем изменения длительности подающегося импульса.

Например, по такому же принципу используют ШИМ схему в осветительных приборах для регулировки яркости свечения светодиодных ламп. Так как у светодиода небольшое время затухания частота работы устройства регулирования имеет большое значение. Качественные приборы должны полностью исключать мерцание при пониженной яркости свечения.

Управление двигателями постоянного тока методом ШИМ стало возможным благодаря силе инерции. После прекращения подачи напряжения на обмотки вал электродвигателя останавливается не сразу, продолжая движение по инерции. Путем кратковременной подачи напряжения с определенным периодом можно добиться плавного регулирования скорости вращения вала. При этом главным регулирующим параметром является размер паузы между импульсами.

Применение устройства управления для двигателя постоянного тока

Этот метод управления двигателем постоянного тока позволяет плавно изменять скорость вращения вала в широких пределах. ШИМ делает возможным изменение параметров работы двигателя в автоматическом режиме в соответствии с установленными данными. Необходимую информацию регулятор оборотов коллекторного двигателя получает от пользователя или специального датчика, который определяет, температуру, скорость вращения или любой другой параметр. Например, в воздушных системах охлаждения регулятор оборотов изменяет скорость вращения вентилятора на основе данных, полученных от датчика температуры. Это позволяет автоматически замедлять скорость потока воздуха при низкой температуре и увеличивать при высокой.

Схема управления коллекторным двигателем постоянного тока

Простую схему управления двигателем постоянного тока можно собирать из полевого транзистора. Он играет роль электронного ключа, который переключает схему питания двигателя после подачи напряжения на базу. Электронный ключ остается открытым на время, соответствующее длительности импульса.

ШИМ сигнал характеризуют коэффициентом заполнения, который равен обратной величие скважности. Коэффициент заполнения равен отношению продолжительности импульса к периоду его подачи. Скорость движения вала двигателя будет пропорциональна значению коэффициента заполнения. Поэтому, если частота ШИМ сигнала слишком низкая для обеспечения стабильной работы, то вал двигателя будет вращаться заметными рывками. Чтобы гарантировать плавное регулирование и стабильную работу частота должна превышать сотни герц.

Оптимальные значения частоты ШИМ сигнала

Частота может варьироваться в широких пределах от нескольких десятков до нескольких сотен герц. Благодаря емкостной нагрузке происходит сглаживание импульсов. В итоге на двигатель подается «постоянное» напряжение средней величины в зависимости от параметров управляющей системы. Например, если двигатель получает питание от сети напряжением 10В, и к нему подключить регулятор с длительностью импульса равной половине периода подачи, то эффект будет таким же, как при подаче 5В на двигатель напрямую.

Сложности при ШИМ регулировании скорости двигателя постоянного тока

ШИМ является популярным методом регулирования аналоговым напряжением в различных схемах. При использовании этого способа регулирования пользователь может столкнуться с непредсказуемым поведением двигателя. Например, вал может начать вращение в обратную сторону. Это происходит при низких емкостных нагрузках. В коллекторных двигателях в процессе работы происходит постоянное переключение обмоток якоря. Когда подключают регулятор, начинает происходить отключение и включение питание с определенной частотой. Дополнительная коммутация в сочетании с коллекторной может привести к проблемам с эксплуатацией двигателя. Поэтому устройства управления с ШИМ регулированием двигателя должны быть тщательно продуманы и проработаны.

Также причиной нестабильной работы электродвигателя может стать факт влияния силы тока на скорость вращения ротора, которая находится в зависимости от уровня приложенного напряжения. Проблемы могут возникнуть при эксплуатации двигателей на малой скорости по отношению к номинальному значению.

Например, у пользователя есть двигатель, который при номинальном напряжение вращает ротор со скоростью 10об/сек. Чтобы понизить скорость до 1 об/сек недостаточно просто снизить напряжение до 1В. Подобрать подходящее значение подаваемого напряжения сложно и если пользователю и удастся, то при незначительном изменении условий эксплуатации скорость снова изменится.

Решением проблемы является применение системы автоматического регулирования или кратковременное включение электродвигателя на полную мощность. Движение ротора будет происходить рывками, но при правильно подобранной частоте и длительности подаваемых импульсов можно сделать вращение более стабильным. Так, добиваются устойчивого движения вала электродвигателя с любой скоростью, которая не будет меняться в зависимости от нагрузки.

Реализация ШИМ

Многие модели современных ПЛК контроллеров предоставляют возможность организации ШИМ. Но иногда доступных каналов оказывается недостаточно и приходится использовать программу обработки прерывай.

Алгоритм реализации ШИМ:

  1. В начале каждого импульса ставим единицу и ждем повышения значения до заданного уровня.
  2. Сбрасываем линию на ноль.

Длительность импульса легче отследить с определенной периодичностью или ступенями. Например, десять регулировочных ступеней соответствуют 10% от максимального значения. Прежде всего необходимо определиться с частотой импульсов и количеств ступеней регулирования. Далее, умножают полученные значения. Результат произведения даст необходимую частоту прерываний таймера.

Читать еще:  Что сделать чтобы двигатель был приемистый

При желании можно выбрать подходящую частоту таймера или количество ступеней регулирования и путем расчетов находят необходимую частоту импульсов.

Так же по теме регулирования скорости коллекторного двигателя предлагаем статью «Управление коллекторным двигателем постоянного тока методом ШИМ»

Приглашаем на выставку «МЕТАЛЛООБРАБОТКА-2018»

Регулятор оборотов коллекторного двигателя

Так как разброс скоростей коллекторных двигателей постоянного тока даже в пределах одного исполнения может составлять до 10-20%, для более эффективного использования в промышленных системах они чаще всего используются совместно со специальными регуляторами оборотов. Регулятор оборотов, во-первых, может компенсировать разброс скоростей, обусловленный разбросом параметров составных частей двигателя. Во-вторых, регулятор адаптирует скорость выбранной модели к требованиям и алгоритму работы конкретной системы, в которой этот двигатель установлен. В третьих, использование регулятора оборотов коллекторного двигателя позволяет снизить пусковой ток в момент старта и предотвращает таким образом возникновение пиков нагрузки в цепи питания.

Способы регулирования частоты оборотов коллекторного двигателя

Если рассматривать работу коллекторного двигателя в общих чертах, можно сказать, что частота вращения ротора двигателя постоянного тока пропорциональна ЭДС (приложенное напряжению минус потери на сопротивление), а величина крутящего момента пропорциональна току в его обмотке. Работа регулятора оборотов коллекторного двигателя может базироваться на использовании источников питания или батарей с различным номиналом или регулировкой выходного напряжения, на применении сопротивлений, либо основываться на электронном управлении. Направление вращения может быть изменено либо направлением действия магнитного поля, либо изменением подключения якоря. Для этого используются специальные контакторы направления.

Действующее значение напряжения может регулироваться путем использования последовательно установленных сопротивлений или электронных переключающих устройств, сделанных с использованием тиристоров, транзисторов, выпрямителей и др.

Параллельно-последовательное регулирование оборотов коллекторного двигателя

Параллельно-последовательное регулирование было стандартным методом управления железнодорожных тяговых электродвигателей до начала развития силовой электроники. Электрические локомотивы и поезда, как правило, имели по четыре электромотора, которые могли быть сгруппированы тремя различными способами:

  • Все четыре мотора подключены последовательно (каждый из двигателей получал четверть от общего значения напряжения в линии);
  • Две параллельно подключенные группы по два последовательно соединенных мотора (каждый из двигателей получал половину от общего значения напряжения в линии);
  • Все четыре мотора подключены параллельно (каждый из двигателей получал полное значения напряжения в линии).

Эти три способа подключения обеспечивали три различные скорости вращения при минимальных потерях. В моменты старта и ускорения дополнительное регулирование скорости обеспечивалось резисторами. Впоследствии такая система была вытеснена регуляторами оборотов коллекторных двигателей, основанными на электронной системе управления.

Регулятор оборотов на основе ослабления поля

Увеличения частоты оборотов коллекторного двигателя постоянного тока можно добиться путем ослабления электромагнитного поля. Снижение напряжения электрического поля осуществляется путем включения сопротивления последовательно с шунтирующей обмоткой возбуждения, либо включением сопротивлений вокруг включённой последовательно обмотки возбуждения. При ослаблении электромагнитного поля снижается обратная ЭДС, больший ток протекает через обмотку якоря, что приводит к повышению частоты вращения двигателя. Обычно в регуляторах оборотов коллекторных двигателей метод ослабления поля не используется сам по себе, но применяется в совокупности с другими методами (такими, как, например, параллельно-последовательное регулирование оборотов).

Использование модулятора

В основе регуляторов оборотов коллекторных двигателей может лежать использование электрической цепи с применением модулятора: среднее значение напряжения, приложенного к двигателю, изменяется путем очень быстрого включения и выключения источника напряжения. Изменяя соотношение длительности состояний «включено» и «выключено», можно влиять на среднее значение напряжения, и как следствие, на частоту оборотов двигателя.

Процентное отношение длительности состояния «включено» от величины напряжения питания определяет среднее значение напряжения, приложенного к коллекторному двигателю. К примеру, при напряжении питания 24В постоянного тока и 50% состояния «включено», среднее значение напряжения, приложенного к двигателю, составит 12В. Во время состояния «выключено» индуктивность якоря вызывает дальнейшее протекание тока через диод, который называется диод обратной цепи и включен параллельно цепи двигателя.

Таким образом, напряжение питания будет циклически снижаться до нуля, и следовательно, среднее напряжение, приложенное к двигателю, периодически будет больше, чем напряжение питания до тех пор, пока процентное соотношение состояния «включено» не достигнет 100%. При соотношении 100% ток источника питания и ток двигателя равны. При использовании метода быстрого переключения питающего напряжения потери энергии ниже, чем при последовательном подключении сопротивлений.

Такой метод также называется широтно-импульсным модулированием (ШИМ) и часто регулируется микропроцессором. В регуляторах оборотов коллекторных двигателей дополнительно устанавливаются фильтры, сглаживающие среднее приложенное к мотору выходное напряжение, что приводит к снижению шума двигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector