Nastavení otáček elektromotorů

Při práci s elektrickým nářadím, řízením šicích strojů a dalších zařízení se v každodenním životě a při práci musíte potýkat s problémem nastavení otáček. Regulovat otáčky pouhým snížením napájecího napětí nemá smysl – elektromotor prudce snižuje otáčky, ztrácí výkon a zastaví se Optimální možností úpravy otáček je regulace napětí se zpětnou vazbou na proud zátěže motoru Ve většině případů se v elektronářadích a jiných zařízeních používají univerzální komutátorové elektromotory se sériovým buzením. Fungují dobře na střídavý i stejnosměrný proud. Charakteristickým rysem činnosti komutátorového elektromotoru je, že při spínání vinutí kotvy na lamelách komutátoru při otevírání dochází k impulzům samoindukčního zpětného EMF. V amplitudě jsou stejné jako napáječe, ale ve fázi jsou opačné. Úhel posunutí back-EMF je určen vnějšími charakteristikami elektromotoru, jeho zatížením a dalšími faktory. Škodlivý účinek zpětného EMF se projevuje jiskřením na kolektoru, ztrátou výkonu motoru a přídavným ohřevem vinutí. Část zpětného EMF je potlačena kondenzátory, které posunují sestavu kartáče.

Uvažujme procesy probíhající v regulačním režimu s OS na příkladu univerzálního schématu (obrázek 1). Odporově-kapacitní obvod R2-R3-C2 zajišťuje tvorbu referenčního napětí, které určuje rychlost otáčení elektromotoru. Se zvyšujícím se zatížením klesá rychlost otáčení elektromotoru a snižuje se jeho točivý moment. Zpětné EMF vznikající na elektromotoru a aplikované mezi katodou tyristoru VS1 a jeho řídící elektrodou se zmenšuje. V důsledku toho se napětí na řídicí elektrodě tyristoru zvyšuje úměrně s poklesem zpětného EMF. Přídavné napětí na řídicí elektrodě tyristoru způsobí, že se zapne pod menším fázovým úhlem (mezním úhlem) a propustí více proudu do elektromotoru, čímž se kompenzuje pokles rychlosti otáčení při zatížení. Na řídící elektrodě tyristoru je rovnováha pulzního napětí složená z napájecího napětí a samoindukčního napětí motoru. Přepínač SA1 umožňuje v případě potřeby přepnout na napájení s plným napětím bez úpravy Zvláštní pozornost je třeba věnovat výběru tyristoru podle minimálního spínacího proudu, který zajistí lepší stabilizaci otáček motoru.

Druhé schéma (obr. 2) je určeno pro výkonnější elektromotory používané v dřevoobráběcích strojích, bruskách a vrtačkách. V něm zůstává princip úpravy stejný. Tyristor v tomto okruhu by měl být instalován na radiátoru o ploše nejméně 25 cm2.

Pro elektromotory s nízkým výkonem a v případě potřeby dosažení velmi nízkých otáček lze s úspěchem použít obvod na integrovaném obvodu (obr. 3). Je určen pro napájení 12V DC. V případě vyššího napětí by měl být mikroobvod napájen přes parametrický stabilizátor se stabilizačním napětím ne vyšším než 15V. Nastavení rychlosti se provádí změnou průměrného napětí impulsů dodávaných do elektromotoru. Takové impulsy účinně regulují velmi nízké otáčky, jako by nepřetržitě „tlačily“ rotor elektromotoru. Při vysokých otáčkách elektromotor funguje normálně.

Velmi jednoduché schéma (obr. 4) vám umožní vyhnout se mimořádným situacím na (hračkové) železniční trati a otevře nové možnosti pro řízení vlaků. Žárovka ve vnějším obvodu chrání a signalizuje zkrat na vedení a zároveň omezuje výstupní proud.

Když je potřeba regulovat otáčky elektromotorů s vysokým kroutícím momentem na hřídeli, například v elektrickém navijáku, může se hodit celovlnný můstkový obvod (obr. 5), poskytující plný výkon elektromotoru, který výrazně odlišuje od předchozích, kde pracovala pouze jedna půlvlna napájecího napětí. Pro napájení spouštěcího obvodu se používají diody VD2 a VD6 a zhášecí odpor R2. Fázové zpoždění při otevírání tyristorů je zajištěno nabíjením kondenzátoru C1 přes odpory R3 a R4 ze zdroje napětí, jehož úroveň je určena zenerovou diodou VD8 při nabití kondenzátoru C1 na provozní práh unijunkčního tranzistoru VT1, otevře a spustí tyristor, na jehož anodě je kladné napětí. Když se kondenzátor vybije, unijunkční tranzistor se vypne. Hodnota odporu R5 závisí na typu elektromotoru a požadované hloubce zpětné vazby. Jeho hodnota se vypočítá pomocí vzorce R5=2/Im, kde Im je efektivní hodnota maximálního zatěžovacího proudu pro daný elektromotor Navržená schémata jsou dobře opakovatelná, vyžadují však výběr některých prvků v závislosti na charakteristice použitý motor (je téměř nemožné najít elektromotory podobné ve všech parametrech ani v rámci jedné epizody).

Literatura
1. Elektronika dnes. Int N6
2. Manuál RCA Corp
3. Elektronické projekty IOI. 1977p93
5. Příručka GE Semiconductor Data Handbook 3. Ed
6.Graf P. Elektronické obvody. -M World, 1989
7. Semenov I.P Regulátor výkonu se zpětnou vazbou. — Radioamatér, 1997, N12, C 21.

I. SEMENOV
Moskevská oblast, Dubna
Radioamatér č. 10, 2000
Zdroj: shems.h1.ru