31.03.21

[Домашняя]

Как известно, коллекторные электродвигатели могут работать как от сети переменного, так и постоянного тока. За эту возможность их часто называют универсальными электродвигателями. Наибольшее распространение для привода различных бытовых электроприборов, которые работают от сети переменного тока (миксеры, швейные машины, пылесосы, электродрели и др.), получили коллекторные электродвигатели последовательного возбуждения. Для регулирования частоты вращения этих электродвигателей используют схемы двухполупериодного и однополупериодного питания. Схемы двухполупериодного питания отличаются усложненной силовой частью, которая состоит из четырех диодов и тиристора, что увеличивает стоимость, габариты регулятора и снижает надежность его работы. Кроме того, регулятор, имеет непростую схему управления силовым тиристором из-за наличия узла обратной связи на оптроне, который устраняет колебания частоты вращения вала двигателя на малой частоте вращения. В регуляторе электродвигатель с силовым тиристором подключен к выходу выпря­мительного моста, т.е. питается выпрямленным двухполупериодным пульсирующим напряжением. При таком включении без принятия специальных мер электродвигатель может перегреваться, т.к. его обмотки дополнительно обтекаются током от постоянной составляющей выпрямленного напряжения, которая в n/2 раза меньше амплитуды напряжения питания сети. В этом легко убедиться, включив в сеть переменного тока (220 В) через диоды электромагнитное реле переменного тока с катушкой на напряжение 220 В. Регулятор, выполнен по однополупериодной схеме питания, содержит всего лишь один силовой элемент - тиристор, т.е. значительно проще, соответственно его стоимость, габариты значительно меньше. Однако приведенный регулятор выполнен для сети переменного тока напряжением 127 В и отличается относительно мощным делителем напряжения. Лабораторные испытания этого регулятора выявили также его неустойчивую работу на низких скоростях вращения, которое проявляется в том, что электродвигатель работает «толчками», воспринимаемыми даже на слух. Кроме того, частота вращения электродвигателя довольно сильно зависит от колебания напряжения в сети.

Предлагаемый регулятор отличается от прототипа тем, что выполнен для сети переменного тока напряжением  220 В, имеет маломощный делитель напряжения, конденсатор, который позволяет устранить «толчки» в работе электродвигателя при вращении вала на низких скоростях, и резистор, повышающий температурную стабильность тиристора. Кроме того, регулятор снабжен стабилизатором напряжения сети для схемы управления тиристором и отличается иным включением переключателя двухполупериодной работы электродвигателя, которое предпочтительней для индуктивной нагрузки, каковой является электродвигатель. Резистор R1 и стабилитрон VD2 представляют собою делитель напряжения. Диод VD1 позволяет уменьшить мощность резистора R1 примерно вдвое. К стабилитрону VD2 подключен второй делитель напряжения из резисторов R2,R 3, R4 и диода VD3, в результате напряжение на делителе практически не зависит от колебания напряжения в сети. Диод VD4 предназначен для защиты тиристора VS1 от попадания на управляющий электрод отрицательного потенциала. Тиристор через контакты 1 -2 переключателя SA2 соединен последовательно с коллекторным электродвигателем М последовательного возбуждения. При переводе переключателя SA2 в положение, при котором замкнуты контакты 1 - 3, электродвигатель присоединяется к сети при этом наибольшую мощность и частоту вращения. Напряжение, снимаемое со второго делителя напряжения, через защитный диод VD4 прикладывается к управляющему электроду тиристора. Регулируют частоту вращения электродвигателя путем перемещения движка потенциометра R3, что приводит к изменению напряжения на управляющем электроде тиристора. Перемещением движка резистора R3 вверх увеличивается напряжение на управляющем электроде, и тиристор открыт большую часть полупериода напряжения сети, соответственно частота вращения электродвигателя увеличивается. При перемещении движка резистора R3 вниз происходит обратный процесс.

Наладка регулятора сводится к подбору сопротивления резистора R2 и емкости конденсатора С1. Для этого вместо электродвигателя включают лампу накаливания мощностью 75-100 Вт и перемещением движка резистора R3 добиваются плавного изменения ее яркости без скачков и сильных миганий, особенно в нижнем положении движка резистора R3. Если лампа гаснет раньше крайнего нижнего положения движка резистора R3, то необходимо уменьшить сопротивление резистора R2, добиваясь, таким образом, непосредственно, развивая отсутствия свечения лампы в этом положении движка резистора R3. Конденсатор С1 обеспечивает устойчивую работу электродвигателя на малых оборотах. Для маломощных электродвигателей (мощностью примерно до 300 Вт) емкость конденсатора должна составлять около 0,5 мкФ. С увеличением мощности электродвигателя емкость конденсатора необходимо увеличивать, подбирая ее величину опытным путем до исчезновения «толчков» в работе электродвигателя на низких частотах вращения.

Детали. В регуляторе используются резисторы типа МЛТ, конденсатор - МБМ, переменный резистор - СП-5 0,5 Вт, желательно с линейной характеристикой, возможна установка резистора мощностью 0,25 Вт. Диоды серии Д226Б могут быть заменены Д237Б, Д237В или на КД105 с любым буквенным индексом. Стабилитрон Д817Г можно заменить двумя последовательно включенными стабилитронами типа Д817А. Вместо тиристора КУ202Н подойдут КУ202Л, КУ201Л с учетом соответствия номинальному току электродвигателя. К недостаткам данного типа регуляторов следует отнести наличие «мертвой зоны» при регулировании частоты вращения электродвигателя, которая лежит между режимами двухполупериодной и однополупериодной работы при верхнем положении движка резистора R3, т.е. в этой зоне электродвигатель не регулируется. Так, при испытании регулятора с электродвигателем миксера, в двухполупериодном режиме частота вращения выходного вала редуктора составляла 1000 об/мин, при переводе в однополупериодный режим и верхнем положении движка резистора R3 - 800 об/мин. Указанный недостаток во многих случаях может быть несущественным для электробытовых приборов, например, для тех же миксеров, для которых «мертвая зона» не попадает в необходимый диапазон регулирования частоты вращения электродвигателя и этот недостаток окупается простотой, относительно малой стоимостью, надежностью и отсутствием таких дефицитных элементов, как оптроны, транзисторы, электронные переключающие приборы.

Радиохобби №6 1999г стр. 54