|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Regolatore di potenza e velocità di rotazione di un motore elettrico a collettore monofase. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / motori elettrici Il regolatore di potenza e velocità di rotazione del rotore di un motore elettrico a commutatore monofase è progettato per facilitare il funzionamento (ampliando le capacità) del trapano elettrico IE1032 e di altre macchine elettriche domestiche che utilizzano motori a commutatore CA con una potenza fino a 1,2 kW . I motori elettrici a commutatore monofase con eccitazione sequenziale sono ampiamente utilizzati negli elettrodomestici quando sono richieste velocità di rotazione elevate: aspirapolvere, lucidatrici, macchine da cucire, spremiagrumi, macinacaffè, macchine da cucina universali, utensili manuali per la lavorazione del legno e dei metalli (trapani elettrici ), pialle elettriche e molto altro ancora. I motori elettrici a commutatore monofase sono descritti in [1]. Sono alimentati sia da rete AC che da rete AC e DC (universale). Se il motore elettrico è universale, i suoi avvolgimenti di campo hanno delle prese (Fig. 1).
Il trapano IE1032 utilizza un motore di tipo KNII-420/220-18, che non è universale. È realizzato secondo il circuito di Fig. 2 e può essere alimentato solo da una rete CA, ma non da corrente continua o corrente pulsante con una frequenza di 100 Hz, come descritto in [2]. Questo circuito è stato realizzato, ma non ha funzionato.
La regolazione della potenza e della velocità del rotore di tali motori può essere effettuata regolando la tensione di alimentazione utilizzando un autotrasformatore (ad esempio LATR) o mediante il metodo ampiezza-fase utilizzando un regolatore di potenza (in questo caso un tiristore). Quando si sceglie un circuito regolatore, è necessario considerare quanto segue: facilità di fabbricazione; la capacità di regolare agevolmente la velocità di rotazione e la potenza nell'intero intervallo di controllo; inclusione conveniente e corretta del motore elettrico in quella sezione del circuito in cui scorre una corrente sinusoidale con una frequenza di 50 Hz; affidabilità nel funzionamento. La Figura 3 mostra in quale sezione del circuito il motore elettrico non può essere acceso, in Figura 4 - quale dovrebbe essere acceso.
Per controllare il tiristore del regolatore è stato scelto un circuito oscillatore di rilassamento basato su un transistor unigiunzione [3]. Vantaggi del regolatore: numero minimo di elementi, facilità di fabbricazione, dimensioni ridotte, regolazione regolare, elevata stabilità di funzionamento, elevata affidabilità (oltre 5 anni di funzionamento non si è verificato un singolo guasto), assenza di un componente costante nel carico, poiché una corrente simmetrica scorre attraverso i semicicli positivi e negativi della tensione di alimentazione del tiristore. Lo schema schematico del regolatore è mostrato in Fig. 5.
Specifiche del regolatore:
Quando il regolatore è in funzione, il tiristore è sottoposto ad una tensione pulsante raddrizzata con ampiezza massima Umax = 1,4 Ueff = 310 V. Pertanto, la tensione inversa del tiristore deve essere maggiore di questo valore. Il generatore di rilassamento è alimentato dalla stessa tensione, ma limitata da due diodi zener D814V collegati in serie a 20 V. Il regolatore funziona come segue. Quando collegato alla rete dall'uscita del raddrizzatore, una tensione pulsante viene fornita al tiristore e una tensione sinusoidale limitata viene fornita al generatore di rilassamento. Il condensatore C1 inizia a caricarsi attraverso i resistori R1 - R4. La resistenza totale di questi resistori è di 46 kOhm. Quando il condensatore viene caricato, la tensione ai suoi capi aumenta e quando viene raggiunta la tensione di sblocco sull'emettitore VT1 (UC1 = UE.on), il transistor unigiunzione viene sbloccato e il condensatore C1 viene scaricato lungo il circuito base emettitore VT1, resistore R1. La resistenza emettitore-base nello stato aperto va da 6 a 5 Ohm [20], la resistenza del resistore R3 = 6...150 Ohm. La costante di tempo del circuito di scarica del condensatore è piccola e sul resistore R200 si forma un breve impulso di polarità positiva. Selezionando la resistenza del resistore R6, è possibile regolare la soglia di sblocco UE.on del transistor e l'ampiezza dell'impulso di controllo, che dovrebbe essere 5-7 V (ottimale per il funzionamento stabile del tiristore. Un breve impulso di polarità positiva dal resistore R6 viene fornito all'elettrodo di controllo del tiristore, quest'ultimo si apre accendendo il carico. Nello stato aperto, la caduta di tensione sul tiristore è di 1,5-2 V. Questa tensione alimenta il generatore di rilassamento, lo devia e lo spegne. Pertanto, il generatore di rilassamento non entra in modalità auto-oscillante, ma durante un semiciclo della tensione di rete genera un solo impulso di controllo e si spegne prima che arrivi quello successivo. Il tiristore rimane aperto fino alla fine del semiciclo e si chiude alla fine del semiciclo. Con l'arrivo del semiciclo successivo all'anodo del tiristore, che è ancora chiuso, la tensione raddrizzata attraverso i resistori R7, R8, limitata dai diodi zener VD1 VD2, entra nel circuito di potenza del generatore di rilassamento. Il condensatore C1 inizia a caricarsi e il ciclo si ripete. Il momento in cui si apre il tiristore è determinato dalla costante di tempo del circuito di carica del condensatore C1. Questo circuito contiene un resistore variabile R1, con il quale è possibile modificare la coppia di sblocco, quindi regolare la velocità di rotazione dell'albero del motore elettrico e la sua potenza. Ad un angolo di sblocco minimo (ϕ min), il motore sviluppa la velocità massima e l'angolo di sblocco dipende dal tipo di motore (entro le caratteristiche tecniche del regolatore) e non cambia entro i limiti di regolazione. All'angolo di sbloccaggio massimo ϕmax. il motore sviluppa una velocità minima e l'angolo di accensione dipende dal tipo di motore (potenza, peso del rotore, attrito nelle spazzole e nei cuscinetti, ecc.). Maggiore è la potenza del motore, più pesante è il rotore, maggiore è l'attrito, maggiore è la corrente richiesta al regolatore, quindi minore sarà l'angolo massimo di accensione. Per ogni tipo di motore esiste un proprio angolo massimo di accensione. tiristore. Selezioniamo gli elementi del circuito di carica del condensatore C1 e determiniamo l'intervallo di variazione dell'angolo di controllo ∆ϕ: ∆ϕ = ϕmax - ϕ min. La Figura 6 mostra un semiciclo della tensione di rete sinusoidale e la tensione limitata a 20 V. Poiché il rapporto 20/310 = 0,0645, allora per sinωt = 0,0645 è stato trovato l'angolo minimo possibile ωt = 3°45'.
Il resistore variabile R1, con l'aiuto del quale l'angolo di accensione viene modificato nell'intervallo ∆ϕ, è ad alta resistenza e presenta un salto iniziale di resistenza, cioè quando si gira la manopola, ad esempio, dall'estrema sinistra, la resistenza cambia bruscamente da 0 a 5 kOhm. C'è anche un salto dalla posizione estrema destra, ed è diverso da quello sinistro. L'entità di questo salto è individuale per ciascun resistore variabile. La resistenza R3 viene scelta uguale al valore del salto iniziale, ad es. 5,1 kOhm. Determina l'angolo di accensione minimo del tiristore ϕ min. Se il cursore del resistore R1 si trova nella posizione più bassa secondo lo schema, la resistenza del circuito di carica del condensatore C1 sarà costituita dai resistori R3 e R4 collegati in parallelo con una resistenza totale di 4,85 kOhm (nell'altra posizione estrema, come già indicato la resistenza totale è di 46 kOhm). Facciamo un calcolo approssimativo delle curve di carica di due condensatori (esponenti) nelle posizioni estreme del potenziometro R1, disegniamo grafici (Fig. 7), determiniamo gli angoli fmin, fmax e l'intervallo di controllo f.
Per semplificare il calcolo e facilitare la rappresentazione dei grafici faremo alcune semplificazioni: accettiamo Rtot. min = 5 kOhm, non 4,858 kOhm (errore 3%), accettiamo Rtot. max = 46 kOhm e non 45,858 kOhm (errore del 3%), consideriamo anche la tensione sinusoidale limitata come una tensione ad impulso rettangolare della stessa durata di un semiciclo della tensione di rete T/2 = 10 ms. Tensione ai capi del condensatore C1 al tempo t Noi = U (1° -t/RC), dove U = 20 V è una tensione sinusoidale limitata. Costante di tempo del circuito di carica a Rtot min = 5 kOhm a τ1 = Rtot minC1= 5 H 0,1 = 0,5 ms, a Rtotale max = 46 kOhm τ2 = Rtotale maxC1 = 46 H 0,1 = 4,6 ms. Ad esempio, diamo una procedura dettagliata per calcolare la tensione su un condensatore, ad esempio, per il primo punto t = RC/2. Uñ = U(1° -t/RC) = U(1° -1/2) = U(1 - 1/√е) = 20(1 - 1/√2,7183) = = 20 (1 - 1/1,6487) = 20 (1 - 0,6) = 20 H 0,4 = 8 V. Ciò significa che nel tempo t = τ1/2 = 0,5/2 = 0,25 ms il condensatore C1 si caricherà ad una tensione Uс = 8 V. I dati calcolati sono riepilogati nella tabella.
Il grafico in Fig. 7 mostra:
Inoltre, sull'ordinata è segnato Ue.on: la soglia operativa del transistor unigiunzione VT1; sull'ascissa - τ1 e τ2 (in millisecondi e gradi elettrici), la durata dell'impulso che alimenta il generatore di rilassamento (in millisecondi e gradi elettrici), contrassegnata con ϕmin, ϕmax e ∆ϕ per un controller reale. Sulla scala di fase, il prezzo di una divisione grande di 1 cm con resistenza è -18°, il prezzo di una divisione piccola di 1 mm è 1,8°. Determiniamo graficamente gli angoli di innesco del tiristore minimo e massimo ϕmin = 2⋅1,8° = 3,6° = 3°36'. ϕmax = 20⋅1.8°° = 36°°. Prendiamo in considerazione l'errore approssimando la tensione sinusoidale limitata in una tensione rettangolare. Determiniamo sinωt quando la tensione sul condensatore C1 è uguale alla soglia di sblocco del transistor VT1. Noi \u7d Ue.on \uXNUMXd U \uXNUMXd XNUMX V; sinωt = 7/310 = 0,0226. Secondo la tabella dei seni, determiniamo l'angolo ωt = 1°18'. Allora ϕmin = 3°36' + 1°18' = 4°54'; ϕmax = 36° + 1°18' = 37°18'. Tenendo conto di altri errori legati alle semplificazioni adottate nella costruzione dei grafici di Fig. 7, con un sufficiente grado di attendibilità possiamo accettare gli angoli ϕmin = 6°; ϕmax = 37°. Pertanto, l'angolo di accensione del tiristore può essere controllato da 6 a 37°. Intervallo angolo di controllo ∆ϕ = ϕmax - ϕmin = 31°, ma non 170°, come affermato in [4, p. 202]. Con un angolo ϕmax = 170° non funzionerà nessun motore progettato per una tensione di esercizio di 220 V. L'impostazione del regolatore consiste nel selezionare la resistenza dei resistori del circuito di carica del condensatore C1 (R1, R2, R3, R4) per uno specifico motore elettrico a commutatore monofase all'angolo di innesco massimo del tiristore (motore R1 nella parte più alta posizione). All'angolo di apertura minimo non è necessaria alcuna regolazione. Quando il cursore del resistore R1 è installato nella posizione più bassa secondo il circuito (R1 è cortocircuitato), l'angolo di innesco del tiristore è minimo, il motore elettrico sviluppa la massima velocità. Spostando il motore verso l'alto aumentiamo la resistenza del circuito di carica, la velocità di rotazione diminuisce e nella posizione più alta del motore il motore elettrico dovrebbe funzionare stabilmente alla velocità minima. Se il motore funziona in modo instabile e si ferma a causa di leggere fluttuazioni della tensione di rete, è necessario ridurre la resistenza del circuito di carica, ad es. ridurre la resistenza del resistore R1 collegando al posto di R2 = 390 kOhm un resistore con resistenza inferiore 360, 330 kOhm, ... ecc. E viceversa, se nella posizione superiore del motore la velocità di rotazione è ancora elevata e deve essere ridotta, allora la resistenza R2 deve essere sostituita con una resistenza più alta 430, 470 kOhm, ecc., finché non viene rimossa dal circuito. Questo completa la regolazione. Il regolatore realizzato secondo questo schema funziona stabilmente e in 5 anni di funzionamento non si è verificato un solo guasto, ha mostrato buoni risultati sia ad alte che a basse velocità con carico variabile sul trapano. Quando si costruisce il regolatore, è necessario assicurarsi che quando la manopola di controllo della velocità (resistenza R1) viene girata verso destra, la velocità di rotazione aumenta; per questo, la resistenza R1 deve essere crocifissa in modo che quando la manopola viene girata verso destra, la resistenza diminuisce. L'uso del metodo ampiezza-fase porta a una significativa distorsione della tensione sinusoidale e alla comparsa di molte armoniche più elevate, quindi è necessaria una protezione aggiuntiva contro le interferenze introducendo due filtri aggiuntivi nel circuito di alimentazione del trapano C2, R9 e nel circuito di alimentazione del regolatore C3, R10. Progettazione del regolatore. Il regolatore è prodotto in due versioni. La prima opzione è descritta sopra, l'unica differenza sta nel tipo di diodi raddrizzatori utilizzati (indicati tra parentesi sullo schema elettrico). I circuiti stampati sono realizzati in lamina di fibra di vetro e getinax con uno spessore di 1,5-2 mm. La figura 8 mostra due circuiti stampati per la prima versione del regolatore.
La scheda di Fig. 8,a viene utilizzata quando i filtri C2, R9 e C3, R10 sono realizzati mediante montaggio montato, la scheda di Fig. 8,b viene utilizzata quando i filtri sono posizionati sulla scheda. La Figura 9 mostra una scheda a circuito stampato per la seconda versione del regolatore.
I filtri sono realizzati mediante installazione sospesa. Puoi creare una scheda insieme a filtri simili a (Fig. 8b) per la prima opzione. Il circuito stampato e le altre parti del regolatore sono collocati in una scatola di plastica. Al corpo della scatola sono fissati un resistore variabile R1 e R2, una presa per il collegamento di un trapano e un cavo di alimentazione lungo 1,5 m con una spina all'estremità. I filtri C2, R9 e C3, R10 sono montati su rack di montaggio in prossimità del cavo di alimentazione e della presa per il collegamento di un trapano. Sul corpo della scatola, sotto la maniglia del resistore R1, è presente una scala con divisioni convenzionali. Dettagli. Il raddrizzatore utilizza diodi KD202R, progettati per una corrente rettificata media di 5 A. Invece di essi, puoi utilizzare KD202K, KD202M. Nella seconda versione del regolatore vengono utilizzati diodi D231. È possibile utilizzare D231A, D231B, D232, D233, D234 con qualsiasi indice di lettera e altri tipi di diodi progettati per una corrente raddrizzata media di 10 A e una tensione inversa di 300 V o più. Il tiristore KU202M può essere sostituito con KU202 N, diodi zener D814V - con qualsiasi altro con una tensione di stabilizzazione totale di 18-20 V. KT117 può essere utilizzato con qualsiasi indice di lettere. È possibile utilizzare il condensatore C1 dei tipi KLS, KM, K10U-5. I condensatori C2 e C3 di tipo K40P-2B possono essere sostituiti con qualsiasi carta con una tensione operativa di almeno 400 V. Un resistore variabile di tipo SP-1 può essere sostituito con un resistore di qualsiasi altro tipo e di qualsiasi dimensione. Per azionare un trapano con questo regolatore non è necessario installare alcun interruttore aggiuntivo. È sufficiente un interruttore bipolare installato nel trapano. La tensione al regolatore viene fornita e rimossa dall'interruttore del trapano. Nonostante il regolatore sia stato progettato per alimentare motori elettrici monofase con spazzole, se necessario è possibile collegarvi qualsiasi carico attivo (riscaldatori) di potenza adeguata. letteratura:
Autore: V. V. Pershin
Un nuovo modo di controllare e manipolare i segnali ottici
05.05.2024 Tastiera Seneca Premium
05.05.2024 Inaugurato l'osservatorio astronomico più alto del mondo
04.05.2024
▪ Nuovi chip miniaturizzati per la manutenzione della batteria ▪ Sensore BLE wireless STEVAL-BCN002V1B ▪ Comunicazione ottica ad alta efficienza energetica ▪ Interazione della radiazione con l'acqua ▪ Turbina eolica Challenergy resistente ai venti forti
▪ sezione del sito Elettricista. PTE. Selezione di articoli ▪ Articolo L'incredibile accade. Espressione popolare ▪ articolo Perché il Mar Nero a volte brilla di notte? Risposta dettagliata ▪ articolo Un dipendente di organizzazioni di stampa. Istruzioni standard sulla protezione del lavoro ▪ articolo Interruttore acustico. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica ▪ articolo Sciarpe da un foglio di giornale. Messa a fuoco segreta
Homepage | Biblioteca | Articoli | Mappa del sito | Recensioni del sito
www.diagram.com.ua |
Vedi altri articoli sezione 
Ultime notizie di scienza e tecnologia, nuova elettronica:
Tutte le lingue di questa pagina