СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №2/2013

Во многих механизмах предпочти тельной является средняя и даже низ кая скорость вращения вала электро двигателя, т.к. при этом, во первых, лег че позиционировать исполнительный орган с необходимой точностью, во вторых, проще контролировать сам процесс и, в третьих, можно обойтись без механического редуктора. Известно, что у коллекторных элек тродвигателей постоянного тока вра щающий момент пропорционален напряжению, поданному на двигатель. Однако, чем больше это напряжение, тем выше скорость вращения вала дви гателя. В металлообрабатывающих станках и некоторых других механиз мах для сохранения высокогомомента вращения вала применяют механичес кие редукторы, реализованные на ос нове зубчатых или ременных передач. В простых механизмах для получения высокогомомента вращения требуется увеличить напряжение, подаваемое на двигатель, что, в свою очередь, приво дит к увеличению скорости вращения. Поскольку момент сопротивления напрямую зависит, например, от диа метра сверла или захода резца, сущест ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 50 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 2 2013 вует определённое противоречие: для точности позиционирования требует ся пониженная скорость вращения дрели, а для использования сверла большого диаметра – увеличение ско рости. Однако это противоречие мож но разрешить простым и эффектив ным способом. Чтобы было понятно, о чём идет речь, необходимо рассмот реть регуляторынапряжения, подавае мого на электродвигатель. Мощный линейный стабилизатор с возможностью регулирования выход ного напряжения (см. рис. 1), схемa ко торого описана в [1], был использован для регулирования скорости вращения вала электродрели постоянного тока D0600фирмыDONAUмощностьюоко ло 40 Вт. Регулятор скорости состоит из сетевого трансформатора с выход ным напряжением в 12…18 В, мосто вого выпрямителя (см. рис. 1а) и под ключенного к нему линейного стаби лизатора на базе мощного полевого транзистора (см. рис. 1б). Недостаток схемы заключается в том, что при уста новке даже средней скорости враще ния дрель способна работать со свёр лами диаметром не более 1,5 мм. При использовании инструмента большего диаметра, на конечном этапе сверле ния дрель останавливается, и патрон приходится проворачивать вручную; при этом можно сломать сверло. Существует другой принцип регу лирования скорости вращения коллек торного электродвигателя постоянного тока, основанный на подаче пульсиру ющегонапряжения, полученного с вто ричнойобмотки сетевого трансформа тора (см. рис. 1а). Если это напряжение подать на двигатель через тиристор, фа зой включения которогоможно управ лять, то из каждой полуволны синусои ды будет «вырезаться» определённая площадь, которой и будет пропорцио нальна скорость вращения дрели. Тиристорные схемы регулирования скорости вращения вала электродви гателей достаточно распространены, хорошо известны и часто построены таким образом, что, наряду с регули ровкой скорости, обеспечивают её ста билизацию при изменении момента сопротивления вращению вала. Как правило, для стабилизации скорости вращения используется два варианта схемы. В первом варианте применяют включённый последовательно с тирис тором низкоомный токоизмеритель ный резистор, напряжение на котором используют в обратной связи, заведён ной на один из входов усилителя срав нения (или рассогласования), а ко вто рому входу этого усилителя подклю чают источник опорного напряжения. Выходное напряжение усилителя ис пользуют для управления фазой вклю чения основного тиристора. Второй вариант основан на измере нии противоЭДС, которая пропорцио нальна скорости вращения вала. Если это напряжение сравнить с опорными разницу использовать для определе ния фазы открытия тиристора, то та ким способомможно стабилизировать скорость вращения вала электродви гателя. По мнению автора, оба варианта до статочно сложны, громоздкии требуют много электронных компонентов. Однажды, пытаясь сделать простей шую тиристорную схему регулирова +(12–18) В ~220 В ~18 В ~12 В ~ ~0 В TP1 TP220/12-18B VD2 VD1 X1 VD3 VD4 П1 BK1 +(12–18) В ~ Стабилизатор-регулятор VT М + – + C1 33000.0/35 В R Рис. 1. Регулятор скорости вращения вала двигателя постоянного тока на основе линейного стабилизатора [1] а – блок питания, б – линейный стабилизатор напряжения Тиристорный регулятор скорости вращения коллекторных двигателей постоянного тока Алексей Кузьминов (Москва) В статье описана простая схема тиристорного регулятора скорости вращения вала двигателя постоянного тока. Увеличение момента вращения вала в ответ на повышение момента сопротивления стабилизирует скорость вращения, что достигается автоматическим увеличением мощности, подаваемой на электродвигатель. а) б)