Управление коллекторным электродвигателем
Коллекторные электродвигатели называют универсальными, потому как они могут работать как от сети переменного тока, так и постоянного.
Для использования в различных бытовых приборах, таких как миксеры, пылесосы, электродрели и т.п. наибольшее распространение получили коллекторные электродвигатели переменного тока последовательного возбуждения.
Для управления такими электродвигателями существуют схемы однополупериодного и двухполупериодного питания.
Двухполупериодные схемы более сложные, содержащие четыре диода и тиристор, кроме того такой регулятор может иметь непростую и схему управления тиристором с наличием узла обратной связи на оптопаре, устраняющей колебания частоты вращения вала на малой частоте вращения.
Схема электрическая
Выше на рисунке показана схема регулятора, содержащая всего лишь один силовой элемент – тиристор.
Схема работает в сети переменного тока напряжением 230 В, содержит 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 снабжён стабилизатором напряжения сети для схемы управления и содержит переключатель работы электродвигателя.
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, R3, 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 М1 последовательного возбуждения. При переводе переключателя SA2 в положение, при котором замкнуты контакты 1-3, электродвигатель присоединяется к сети непосредственно, развивая 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
Наладка регулятора сводится к подбору сопротивления резистора R2 и ёмкости 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 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 её величину опытным путём до исчезновения «толчков» в работе электродвигателя на низких частотах вращения.
Детали
Регулятор выполнен на отечественной элементной базе.
В регуляторе использованы резисторы типа МЛТ, С2-23, конденсатор – МБМ, переменный резистор – СП-5 0,5 Вт, желательно с линейной характеристикой.
Диоды серии Д226Б могут быть заменены Д237Б, Д237В или на КД105 с любым буквенным индексом. Стабилитрон Д817Г можно заменить двумя последовательно включёнными стабилитронами типа Д817А.
Вместо тиристора КУ202Н подойдут КУ202Л, КУ201Л с учетом соответствия номинальному току электродвигателя.
Недостатки
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 и малой стоимостью схемы.