Rodzaje i układ obrotów prędkości silnika kolektora

Silniki kolektorów często można znaleźć w domowych urządzeniach elektrycznych i elektronarzędziach: pralce, szlifierce, wiertarce, odkurzaczu itp. Nie jest to wcale zaskakujące, ponieważ silniki kolektorów pozwalają uzyskać zarówno wysokie obroty, jak i wysoki moment obrotowy (w tym wysoki moment rozruchowy ) - co jest potrzebne w przypadku większości elektronarzędzi.

W takim przypadku silniki kolektorów mogą być zasilane zarówno prądem stałym (w szczególności prostowanym), jak i prądem przemiennym z sieci domowej. Aby kontrolować prędkość obrotową wirnika silnika kolektora, stosuje się regulatory prędkości, które zostaną omówione w tym artykule.

Na początek przywołaj urządzenie i zasadę silnika kolektora. Silnik kolektora musi koniecznie obejmować następujące części: wirnik, stojan i zespół przełączający szczotka-komutator. Kiedy energia jest dostarczana do stojana i wirnika, ich pola magnetyczne zaczynają oddziaływać, a wirnik ostatecznie obraca się.

Energia jest dostarczana do wirnika za pomocą szczotek grafitowych, które ściśle przylegają do kolektora (do lameli kolektora). Aby zmienić kierunek obrotu wirnika, konieczna jest zmiana fazowania napięcia na stojanie lub na wirniku.

Uzwojenia wirnika i stojana mogą być zasilane z różnych źródeł lub mogą być połączone równolegle lub szeregowo. Tak wyróżniają się silniki kolektorowe o wzbudzeniu równoległym i szeregowym. Mianowicie, sekwencyjne silniki kolektorów wzbudzenia można znaleźć w większości domowych urządzeń elektrycznych, ponieważ takie włączenie umożliwia uzyskanie silnika odpornego na przeciążenia.

Mówiąc o kontrolerach prędkości, po pierwsze, rozważmy najprostszy obwód tyrystora (triaka) (patrz poniżej). To rozwiązanie jest stosowane w odkurzaczach, pralkach, młynkach i wykazuje wysoką niezawodność podczas pracy w obwodach prądu przemiennego (szczególnie z sieci domowej).

Ten schemat działa po prostu: na każdy okres napięcia sieciowego kondensator ładowane przez rezystor do napięcia odblokowania dinistora podłączonego do elektrody kontrolnej głównego klucza (triaka), po czym triak otwiera się i przekazuje prąd do obciążenia (do silnika kolektora).

Dostosowując czas ładowania kondensatora w obwodzie sterującym otwieraniem triaka, odpowiednio reguluj średnią moc dostarczaną do silnika, reguluj prędkość. Jest to najprostszy regulator bez sprzężenia zwrotnego prądu.

Obwód triaka jest podobny do zwykłego ściemniacz do regulacji jasności żarówek, nie ma w tym żadnej informacji zwrotnej. Aby na przykład pojawiło się bieżące sprzężenie zwrotne, aby na przykład utrzymać akceptowalną moc i zapobiec przeciążeniom, potrzebna jest dodatkowa elektronika. Ale jeśli weźmiesz pod uwagę opcje z prostych i nie-prostych schematów, wówczas obwód triaka podąża za obwodem triaka.

Obwód reostatu pozwala skutecznie kontrolować prędkość, ale prowadzi do rozproszenia dużej ilości ciepła. Wymaga grzejnika i wydajnego rozpraszania ciepła, co oznacza utratę energii i niską wydajność na końcu.

Obwody regulatora są bardziej wydajne na specjalnych obwodach sterujących tyrystora lub przynajmniej na zintegrowanym zegarze. Przełączanie obciążenia (silnik kolektora) na prąd przemienny odbywa się za pomocą tranzystora mocy (lub tyrystora), który otwiera i zamyka jeden lub więcej razy w każdym okresie sinusoidy sieci. To reguluje średnią moc dostarczaną do silnika.

Obwód sterujący jest zasilany 12 woltami napięcia stałego z własnego źródła lub z sieci 220 woltów poprzez obwód gaszenia.Takie schematy są odpowiednie do kontrolowania potężnych silników.

Oczywiście obowiązuje zasada regulacji z układami DC PWM - Modulacja szerokości impulsu. Na przykład tranzystor otwiera się ze ściśle określoną częstotliwością kilku kiloherców, ale czas trwania stanu otwartego można regulować. Tak więc, obracając uchwyt rezystora zmiennego, ustaw prędkość obrotową wirnika silnika kolektora. Ta metoda jest wygodna do utrzymywania małych obrotów silnika kolektora pod obciążeniem.

Lepsza kontrola - jest to regulacja prądu stałego. Gdy PWM działa na częstotliwości rzędu 15 kHz, poprzez regulację szerokości impulsu napięcie jest kontrolowane przy mniej więcej tym samym prądzie. Mówiąc, regulując stałe napięcie w zakresie od 10 do 30 woltów, uzyskują różne obroty przy prądzie około 80 amperów, osiągając wymaganą średnią moc.

Jeśli chcesz stworzyć prosty regulator silnika kolektora własnymi rękami bez specjalnych próśb o informację zwrotną, możesz wybrać obwód na tyrystorze. Wszystko czego potrzebujesz to lutownica, kondensator, dinistor, tyrystor, para rezystorów i przewodów.

Jeśli potrzebujesz lepszego kontrolera z możliwością utrzymania stałej prędkości pod obciążeniem dynamicznym, przyjrzyj się bliżej kontrolerom sprzężenia zwrotnego, które mogą przetwarzać sygnał z tachogeneratora (czujnika prędkości) silnika kolektora, jak to ma miejsce na przykład w pralkach.

Zobacz także na ten temat:Kontrolery prędkości silnika PWM - 555