При использовании в быту трехфазных электродвигателей (ЭД) редко используется (за её отсутствием) трехфазная сеть, чтобы включить ЭД по типовой схеме. Описано множество схем включения таких ЭД в однофазную сеть. В этой статье рассмотрим ещё один вариант схемы, с помощью которой можно выполнить не только запуск ЭД, но и регулирование скорости его вращения в некоторых пределах.
Схема электрическая
Схема позволяет работать с 3-фазными ЭД, обмотки которого соединены «треугольником», мощностью до 2,2 кВт.
Для создания фазового сдвига токов в обмотках ЭД при работе в однофазной сети используется тиристорный регулятор. Не следует забывать, что мощность ЭД в таком режиме падает, и он хуже охлаждается из-за снижения оборотов внутренней крыльчатки.
Функционально схема состоит из:
1. трехфазного электродвигателя M1, включенного треугольником;
2. электронного ключа на диодно-тиристорной сборке;
3. генератора импульсов на интегральном таймере;
4. схемы термостабилизации и регулировки оборотов на параллельном стабилизаторе;
5. блока питания электронного устройства.
Для повышения электробезопасности электронная схема гальванически отделена от сети сетевым и согласующим трансформаторами.
Электронное устройство позволяет регулировать обороты ЭД посредством изменения сдвига фаз токов в обмотках, что изменяет вращающий момент вала ЭД.
Работа схемы
Генератор прямоугольных импульсов выполнен на таймере DA1, в состав которого входят два компаратора, внутренний триггер, выходной усилитель для повышения нагрузочной способности и ключевой разрядный транзистор с открытым коллектором.
Частота и скважность импульсов генератора задается внешней цепью. Компараторы таймера срабатывают при достижении порогового напряжения на конденсаторе С6, равного 1/3 Uпит и 2/3 Uпит.
При напряжении на С6, большем 2/3 Uпит, внутренний триггер переключается, и на выходе DA1 устанавливается низкий уровень. Внутренний транзистор, коллектор которого подключен ко входу 7 DA1, открывается и разряжает конденсатор С6 через резистор R10. Дальше начинается заряд С6 через резистор R11. В это время на выходе DA1 – высокий уровень.
Регулирование оборотов производится переменным резистором R11, изменяющим скважность выходных импульсов DA1. Эти импульсы периодически открывают силовой ключ на транзисторе VT2, нагрузкой которого служит импульсный трансформатор Т2.
На вторичной обмотке Т2 формируются импульсы запуска тиристоров VS1 и VS2. Резистор R1 защищает управляющие электроды тиристоров VS1, VS2 от импульсных токов. Резистор R4 в цепи коллектора транзистора VT2 ограничивает импульсный ток. Светодиод индикации VD5 указывает на рабочее состояние устройства и наличие напряжения на ЭД.
Параллельно Т2 включена цепь RK1-R3-R7-DA2, обеспечивающая стабилизацию оборотов при изменении температуры обмоток.
Микросхема DA2 (регулируемый параллельный стабилизатор напряжения) установлена в цепи отрицательной обратной связи, образованной через вход управления (вывод 5) DA1. Повышение температуры приводит к снижению сопротивления датчика температуры RK1 и увеличению напряжения на управляющем входе параллельного стабилизатора DA2, что приводит к его открыванию и снижению напряжения на входе 5 DA1. В результате, частота генератора изменяется, тиристоры запускаются с большей задержкой, и мощность двигателя, а соответственно, и нагрев обмоток уменьшаются. Резистор R3 позволяет при настройке выставить пределы изменения температуры.
Конструкция, детали и наладка
Печатная плата для блока электроники показана ниже.
Тиристоры можно использовать Т122-10 (с радиаторами). Диоды VD1, VD2 должны быть рассчитаны на ток 10 А.
Отечественный аналог таймера – КР1006ВИ1. Транзисторы можно применить отечественные КТ815 и КТ972.
Трансформатор Т1 – с напряжением на вторичной обмотке 12...15 В и допустимым током не менее 300 мА. Трансформатор Т2 выполнен на кольце из феррита М2000НМ типоразмера 12×8×3. Обмотки содержат по 30 витков провода 0,12...0,2 мм.
Собранную схему управления вначале включают без тиристоров. Движки резисторов R3, R11 устанавливают в среднее положение, на схему подают питание. Осциллографом контролируют наличие импульсов на выходе таймера DA1 (на обмотке Т2) и их изменение при регулировке R11. Светодиод VD5 должен индицировать включение. Далее подключают тиристоры и вместо обмоток электродвигателя подсоединяют лампочки накаливания (220 В, 100 Вт).
Контрольные лампочки должны менять яркость свечения (от минимальной до максимальной) в зависимости от положения регулятора оборотов R11.
Приложив датчик температуры RK1 к нагретой лампочке, проверяют цепь поддержания температуры по снижению яркости лампочки при нагретом термодатчике. Чувствительность цепи термостабилизации регулируют резистором R3.
Наконец, включают штатный электродвигатель (мощностью 0,2...2,2 кВт) и проверяют работу устройства при максимальной мощности, затем регулировку оборотов и термостабилизацию.