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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Regolatore di velocità a tiristori per motori elettrici. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / motori elettrici I motori elettrici CC sono ampiamente utilizzati nell'azionamento elettrico del trasporto elettrico, nell'automazione, nella telemeccanica e in altri campi della tecnologia. I principali vantaggi delle macchine DC rispetto alle macchine asincrone sono l'elevata coppia di avviamento e la capacità di regolare agevolmente la velocità. La parte meccanica dei motori elettrici CC è costituita da un'armatura e da uno statore. L'armatura (rotore) è la parte rotante del motore elettrico. Sull'armatura è installato un collettore di corrente. I poli magnetici con avvolgimenti di campo sono fissati a coppie sullo statore. Il numero di poli può essere diverso (i motori passo-passo dei dischi rigidi dei computer hanno il numero massimo). Nei motori elettrici di piccole dimensioni, vengono utilizzati magneti permanenti al posto degli avvolgimenti paralleli sullo statore per creare un campo magnetico. Il campo magnetico degli avvolgimenti del rotore interagisce con il campo magnetico degli avvolgimenti dello statore o con i magneti permanenti e crea coppia. Le macchine elettriche DC sono reversibili, cioè può funzionare sia in modalità motore elettrico che in modalità generatore DC con rotazione meccanica dell'albero dell'indotto. La velocità di rotazione dei motori elettrici è influenzata dai parametri degli avvolgimenti di eccitazione. Accendendo la resistenza di regolazione (reostato) in serie con l'armatura e l'avvolgimento di campo, è possibile ottenere varie caratteristiche operative dei motori elettrici (da naturale a ripida caduta). Tali caratteristiche sono solitamente utilizzate nei motori di trazione dei veicoli elettrici urbani. Man mano che la resistenza del reostato diminuisce, la velocità del motore elettrico aumenta, anche se oggigiorno i reostati non vengono praticamente più utilizzati per regolare la velocità, poiché i circuiti a tiristori per regolare la velocità dei motori elettrici sono più efficaci. In caso di frenatura o arresto forzato dei motori elettrici, viene creata una modalità di recupero (restituzione) dell'elettricità al sistema di alimentazione, che è molto vantaggiosa dal punto di vista economico. Ciò si ottiene accendendo opportunamente i tiristori tramite un dispositivo elettronico. Non è consigliabile accendere un motore elettrico CC con avvolgimento in serie senza carico, poiché ciò può comportare un aumento incontrollato della velocità del motore elettrico e il suo guasto. Per evitare che ciò accada, sullo statore del motore elettrico, oltre agli avvolgimenti di eccitazione serie, sono posti anche degli avvolgimenti di eccitazione paralleli. Avvolgimenti aggiuntivi consentono di modificare il flusso magnetico e regolare la velocità del motore elettrico. Ad esempio, nei generatori delle automobili, utilizzando un circuito elettronico di controllo della corrente di eccitazione, è possibile impostare la corrente di carica della batteria consigliata. La regolazione della velocità di rotazione modificando la corrente di armatura viene utilizzata nei motori elettrici a bassa potenza e in quelli potenti cambia la corrente dell'avvolgimento di eccitazione parallelo. L'inversione (cambiamento del senso di rotazione) si ottiene invertendo la polarità dell'alimentazione dell'indotto o la tensione sull'avvolgimento di campo parallelo. La velocità dei motori elettrici può essere controllata da dispositivi elettronici realizzati su tiristori o transistor. La prima opzione è più preferibile, poiché i tiristori, a causa della commutazione della corrente pulsata, si riscaldano meno durante il funzionamento. Per l'avvio affidabile dei tiristori, viene fornito il riempimento della frequenza del segnale di controllo. Il dispositivo proposto per il controllo della velocità a tiristori di un motore elettrico CC (Fig. 1) è costituito da:
Il multivibratore sul chip del timer analogico DA1 funziona come un generatore di impulsi rettangolare. La struttura interna del temporizzatore contiene due comparatori collegati agli ingressi 2 e 6, un flip-flop RS, un amplificatore di uscita e un transistor di commutazione per scaricare un condensatore esterno. Il pin 7 del timer è collegato al collettore del transistor di ripristino interno, il cui emettitore è collegato al filo comune. Lo stato di questo transistor è identico allo stato dell'uscita 3 (aperto quando l'uscita del timer è a potenziale zero). In questo circuito, il pin 7 di DA1 viene utilizzato come uscita ausiliaria con maggiore capacità di carico per indicare lo stato del timer. Il LED HL1 è acceso quando il transistor interno è disabilitato, indicando che l'uscita del timer 3 è alta. Il condensatore C1 viene caricato ad alto livello sull'uscita 3 di DA1 attraverso i resistori R2 e R3. Quando la tensione su C1 è pari a 2/3 Upit, il trigger interno DA1 commuta l'uscita 3 al livello zero, il condensatore viene scaricato attraverso R2 e R3, quindi il livello di uscita cambia nuovamente, ad es. All'uscita 3 si formano impulsi rettangolari. Il pin 5 di DA1 nel timer viene utilizzato per controllare il circuito. Ad esso è collegato il condensatore C2 e un diodo zener regolabile DA2 con resistenza di carico R5. Il segnale per controllare l'ingresso 1 DA2 proviene dal resistore di installazione R10, il condensatore C5 attenua le ondulazioni di tensione create dall'armatura del motore durante la rotazione. Il circuito VD2-C7-R9-C6 riduce l'effetto della back-EMF sulle scintille del collettore e sul funzionamento dei tiristori. All'aumentare della velocità del motore, aumenta la tensione sul condensatore C8, il microcircuito DA2 si apre e bypassa l'uscita 5 di DA1. La frequenza del generatore sul timer diminuisce e la velocità del motore elettrico M1 diminuisce. Il LED HL2 nel circuito dell'emettitore VT1 indica lo stato operativo del circuito del dispositivo. L'alimentazione al pin 8 DA1 viene fornita da una sorgente stabilizzata sullo stabilizzatore analogico DA3. che riduce l'influenza di potenti picchi di corrente quando si accende il motore elettrico sul funzionamento del timer. Il diodo VD1 protegge DA3 dalla polarità di alimentazione errata. L'amplificatore di potenza per l'avvio del tiristore è costituito dal transistor VT1. La sorgente al litio è realizzata su un trasformatore di potenza T1 con un potente ponte a diodi VD3. Per ridurre l'interferenza del regolatore a tiristori, sulla rete elettrica è installato un condensatore C9. La configurazione del circuito inizia con il controllo dell'alimentazione. Anche il motore del resistore R10 dovrebbe essere nella posizione inferiore (secondo lo schema). Quando si regola la velocità, la resistenza R3 controlla la rotazione stabile dell'albero del motore elettrico. Quando la tensione di retroazione aumenta con la resistenza R10, viene verificata l'azione di retroazione sul motore elettrico, che è inibito dal carico meccanico dell'albero. La velocità del motore elettrico con feedback dovrebbe essere maggiore che senza. La differenza di tensione viene fornita al resistore R10 dall'anodo del tiristore VS1. modificando il ritardo degli impulsi del generatore rispetto all'inizio di ogni semiciclo della tensione di rete. Utilizzando R10, viene impostato il valore ottimale della tensione di feedback. La tensione all'anodo del tiristore VS1, mentre è chiuso, è uguale alla differenza tra la tensione di alimentazione e la tensione creata dall'armatura rotante del motore M1. Una diminuzione della velocità di rotazione sotto carico porta ad un aumento della tensione applicata al motore e viceversa. Il diodo VD2 elimina la corrente inversa. che si verifica quando il motore elettrico gira. I resistori nel dispositivo vengono utilizzati C2-ZZN C1-4. Il timer DA1 è sostituito da un analogo della serie 555. Per avviare in modo affidabile il tiristore, il transistor VT1 deve avere un guadagno superiore a 100. Il tiristore VS1 è progettato per una corrente superiore a 10 A con una tensione di 100 V. È possibile utilizzare tiristori del tipo KU202, T106 T112 T122 T137, VT138-152, MCR-25. Il ponte a diodi è costituito da due diodi a valanga per correnti superiori a 10 A, ma sono adatti anche tipi di diodi. D302.305 KD203 KD206 KD213B. Se necessario, i radiatori dovrebbero essere installati sul tiristore e sui diodi. Il trasformatore viene selezionato in base alla potenza del motore elettrico. Tipi adatti: TN, TPP, TS e simili. Il dispositivo è assemblato su un circuito stampato, il cui disegno è mostrato in Fig.2.
La scheda è progettata per tiristori in diversi casi (plastica e metallo). Il punto GVS1 è collegato tramite un ponticello all'elettrodo di controllo del tiristore, "katod" - al catodo. Autore: V. Konovalov
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Commenti sull'articolo: Victor Timchenko Fatto questo regolatore. Ci sono stati problemi con l'installazione. Dimmi come impostare correttamente il dispositivo ed è possibile installarlo senza motore elettrico per una lampada a incandescenza 24 V? E un'altra domanda: durante la configurazione del dispositivo, il LED al2 si spegne.
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