Drehzahlstabilisator des Kollektormotors. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Die Elektromotoren

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Kollektormotoren mit unabhängiger Erregung werden häufig in elektrischen Antrieben verschiedener Mechanismen eingesetzt. Sie erzeugen ein erhebliches Drehmoment und ermöglichen gleichzeitig die Änderung der Wellendrehzahl von Null auf die maximale Betriebsdrehzahl. Dem Autor des vorgeschlagenen Artikels ist es gelungen, eine relativ einfache Vorrichtung zur manuellen Einstellung der Drehzahl eines solchen Elektromotors zu entwickeln und diese bei Änderungen der Versorgungsspannung und der mechanischen Belastung der Welle automatisch konstant zu halten.

Steuergeräte für Kollektor-Elektromotoren mit unabhängiger Erregung lassen sich in zwei Hauptgruppen einteilen: Pulsweiten- und Phasenregler. Letzteres erwies sich als zuverlässiger. Allerdings werden Industrieprodukte dieser Art nach zu umständlichen Schemata gebaut. Die Analyse ergab, dass sie erheblich vereinfacht werden können, ohne dass die technischen Eigenschaften beeinträchtigt werden. Der vorgeschlagene Stabilisator und Geschwindigkeitsregler sind für KPA-563, KPK-564 und ähnliche Motoren mit einer Leistung von 90 ... 120 W bei einer Versorgungsspannung von bis zu 42 V ausgelegt.

Das Diagramm des Geräts ist in der Abbildung dargestellt.

(zum Vergrößern klicken)

An den M1-Elektromotor wird eine pulsierende Spannung angelegt, die über eine Diodenbrücke VD1 - VD4 aus einer Wechselspannung von 36 ... 42 V gewonnen wird. Die VD6C2-Schaltung wandelt die pulsierende Spannung in eine konstante Spannung um, die über a der DA9-Mikroschaltung zugeführt wird Spannungsstabilisator an der Zenerdiode VD1 und dem Transistor VT1. Die HL1-LED dient als Betriebsanzeige.

Von der Zenerdiode VD10 wird beispielhafte Spannung für Stabilisierungs- und Regelkreise entfernt. Die erforderliche Geschwindigkeit wird durch einen variablen Widerstand R12 eingestellt, der die Spannung ändert, die über den Filter R1C15R5 an den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA16 angelegt wird. Hier wird es mit der aktuellen Rückkopplungsspannung summiert. Letzterer wird vom Widerstand R3 entfernt, in Reihe mit dem Ankerkreis M1 des Motors geschaltet und über einen Spannungsteiler R5R8 und einen Filter R3C4R13 dem Eingang des Operationsverstärkers zugeführt. Die Elemente R6, VD7, VD8 begrenzen die Stromrückspeisespannung bei Motorüberlastung.

Am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1 wird die über die Widerstände R19 und R20 zugeführte Referenzspannung mit der Spannung summiert, die vom Anker des Motors M1 abgenommen und über die Widerstände R14, R21, R22 dem Operationsverstärker zugeführt wird.

Der Operationsverstärker DA1 ist nach dem Schema eines integrierenden Verstärkers angeschlossen, dessen Übertragungskoeffizient und Zeitkonstante die Eigenschaften des Stabilisierungssystems als Ganzes bestimmen. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers steuert den Impulsformer am Unijunction-Transistor VT2. Von ihrer Dauer hängen der Öffnungswinkel des Trinistors VS1 und der Mittelwert des durch die Ankerwicklung des Motors M1 fließenden Stroms ab. Der Optokoppler U1 trennt Steuerkreise von Leistungskreisen.

Das Gerät verwendet Kondensatoren C1 - MBGO oder MBGCH, C2, C4, C5, C9 - K50-35, C7, C10 - Serie K73, C3, C6, C8 - kleine Keramik; Widerstände R2 - C5-16, R15, R19, R22 - SP5-2, R12 - PPB-1V, der Rest - MLT. Beim Ersetzen des KR140UD1B durch einen anderen Operationsverstärker, beispielsweise K140UD6, sollte man deren Unterschiede im Zweck der Schlussfolgerungen und Parameter der Korrekturschaltungen berücksichtigen

Zur Einstellung des Stabilisators ist eine einstellbare Wechselspannungsquelle von 36 ... 42 V erforderlich. Darüber hinaus ist es erforderlich, die Drehzahl der Motorwelle bei sich ändernder mechanischer Belastung regeln zu können.

Ein einfacher und praktischer Geschwindigkeitssensor ist ein herkömmlicher Mikrofonkopf, der im Abstand von wenigen Millimetern an einem Schaft montiert ist, in dem ein kleiner Permanentmagnet befestigt ist. Die in die Kopfwicklung eingeleiteten Impulse können auf dem Bildschirm des Oszilloskops beobachtet und ihre Frequenz mit einem Frequenzmesser gemessen werden. Durch das Andrücken eines Stücks dichten Gummis an die Welle wird eine variable mechanische Belastung erzeugt. Diese Methode ist für Motoren bis 200 W geeignet.

Beginnend mit der Installation wird anstelle des Konstantwiderstands R5 ein Abstimmwiderstand mit einem Nennwert von 470 Ohm eingebaut. Der Motor des variablen Widerstands R12 wird in die Position gebracht, die dem Mindestwiderstand entspricht. Beim Einschalten der Stromversorgung sorgt der Trimmwiderstand R19 für einen vollständigen Stopp des Motors. Anschließend wird der Motor mit einem Trimmwiderstand R15 gezwungen, mit einer Mindestdrehzahl zu rotieren.

Danach wird der Motor des variablen Widerstands R12 in die mittlere Position gebracht und nach dem Warten auf die Beschleunigung des Motors auf eine konstante Drehzahl wird seine Welle mechanisch belastet. Durch die Widerstandsänderung des Widerstands R5 wird eine minimale Abhängigkeit der Drehzahl von der Last erreicht. Jetzt kann der Abstimmwiderstand durch eine Konstante mit dem gewünschten Widerstandswert ersetzt werden.

Der Abstimmwiderstand R22 wird auf eine Position eingestellt, bei der die Motordrehzahl bei einer Änderung der Versorgungsspannung um 10 ... 20 % nahezu konstant bleibt. Anschließend wird der Widerstandswert des Widerstands R12 wieder auf ein Minimum reduziert und der Abstimmwiderstand R19 stellt die Drehzahl gleich der unteren Grenze des vorgegebenen Regelintervalls ein. Damit ist die Stabilisierung des Stabilisators abgeschlossen.

Autor: V. Tuschnow, Lugansk, Ukraine

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