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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK
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Thyristor-Drehzahlregler für Elektromotoren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Die Elektromotoren

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Im elektrischen Antrieb des Elektrotransports, in der Automatisierung, Telemechanik und anderen Technikbereichen werden Gleichstrom-Elektromotoren häufig eingesetzt. Die Hauptvorteile von Gleichstrommaschinen gegenüber Asynchronmaschinen sind ein großes Anlaufdrehmoment und die Möglichkeit einer stufenlosen Drehzahlregelung.

Der mechanische Teil von Gleichstrommotoren besteht aus einem Anker und einem Stator. Der Anker (Rotor) ist der rotierende Teil des Elektromotors. Am Anker ist ein Kollektor installiert. Magnetpole mit Erregerwicklungen sind paarweise am Stator befestigt.

Die Anzahl der Pole kann unterschiedlich sein (die maximale Anzahl haben Schrittmotoren von Computerfestplatten). Bei kleinen Elektromotoren werden statt paralleler Wicklungen am Stator Permanentmagnete eingesetzt, um ein Magnetfeld zu erzeugen.

Das Magnetfeld der Rotorwicklungen interagiert mit dem Magnetfeld der Statorwicklungen oder mit Permanentmagneten und erzeugt ein Drehmoment. Elektrische Gleichstrommaschinen sind reversibel, d. h. kann sowohl im Modus eines Elektromotors als auch im Modus eines Gleichstromgenerators mit mechanischer Drehung der Ankerwelle arbeiten.

Die Drehzahl von Elektromotoren wird durch die Parameter der Erregerwicklungen beeinflusst.

Wenn Sie den Stellwiderstand (Rheostat) in Reihe mit dem Anker und der Erregerwicklung einschalten, können Sie unterschiedliche Leistungsmerkmale von Elektromotoren erreichen (von natürlich bis steil abfallend). Solche Eigenschaften werden üblicherweise in Traktionsmotoren städtischer Elektrofahrzeuge verwendet.

Mit abnehmendem Widerstand des Rheostaten erhöht sich die Drehzahl des Elektromotors, wobei Rheostaten derzeit praktisch nicht zur Drehzahlregelung eingesetzt werden, da Thyristorschaltungen zur Drehzahlregelung von Elektromotoren effektiver sind.

Im Falle einer Zwangsbremsung oder eines Stopps von Elektromotoren wird ein Rückgewinnungsmodus (Rückspeisung) von Strom in das Stromnetz geschaffen, was wirtschaftlich sehr vorteilhaft ist. Dies wird erreicht, indem die Thyristoren mithilfe eines elektronischen Geräts entsprechend eingeschaltet werden.

Es wird nicht empfohlen, einen Gleichstrom-Elektromotor mit Reihenwicklung ohne Last einzuschalten, da dies zu einem unkontrollierten Anstieg der Drehzahl des Elektromotors und dessen Ausfall führen kann. Um dies zu verhindern, sind am Stator des Elektromotors zusätzlich zu den Wicklungen der Reihenerregung auch Wicklungen der Parallelerregung angebracht.

Durch zusätzliche Wicklungen können Sie den Magnetfluss verändern und die Drehzahl des Elektromotors anpassen. Beispielsweise kann in Autogeneratoren eine elektronische Feldstromregelschaltung verwendet werden, um den empfohlenen Batterieladestrom einzustellen.

Die Anpassung der Drehzahl durch Änderung des Ankerstroms wird bei Elektromotoren mit geringer Leistung verwendet, bei leistungsstarken Motoren ändert sich der Strom der parallelen Erregerwicklung.

Die Umkehrung (Änderung der Drehrichtung) wird durch Umkehren der Ankerversorgung oder der Spannung an der parallelen Feldwicklung erreicht.

Sie können die Drehzahl von Elektromotoren mit elektronischen Geräten regulieren, die auf Thyristoren oder Transistoren basieren. Die erste Option ist vorzuziehen, da sich die Thyristoren aufgrund der Impulsstromschaltung im Betrieb weniger erwärmen. Für einen zuverlässigen Start von Thyristoren ist eine Frequenzfüllung des Steuersignals vorgesehen.

Das vorgeschlagene Gerät zur Thyristor-Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors (Abb. 1) besteht aus:

  • Steuersignalgenerator;
  • Verstärker;
  • Schaltelement (Thyristor);
  • Gegenkopplungskreise zur Geschwindigkeitsstabilisierung unter variabler Last.

Drehzahlregler für Thyristormotoren
(zum Vergrößern klicken)

Der Multivibrator auf dem DA1-Analog-Timer-Chip arbeitet als Rechteckimpulsgenerator. Die interne Struktur des Timers enthält zwei an die Eingänge 2 und 6 angeschlossene Komparatoren, ein RS-Flip-Flop, einen Ausgangsverstärker und einen Schalttransistor zum Entladen eines externen Kondensators. Der Ausgang 7 des Timers ist mit dem Kollektor des internen Reset-Transistors verbunden, dessen Emitter mit der gemeinsamen Leitung verbunden ist. Der Zustand dieses Transistors ist identisch mit dem Zustand von Ausgang 3 (offen, wenn der Timer-Ausgang auf Nullpotential liegt). In dieser Schaltung wird Pin 7 von DA1 als Hilfsausgang mit erhöhter Belastbarkeit verwendet, um den Status des Timers anzuzeigen. LED HL1 leuchtet, wenn der interne Transistor ausgeschaltet ist, was anzeigt, dass Ausgang 3 des Timers hoch ist.

Das Aufladen des Kondensators C1 erfolgt auf High-Pegel am Ausgang 3 DA1 über die Widerstände R2 und R3. Wenn die Spannung an C1 gleich 2/3 Upit ist, schaltet der interne Trigger DA1 den Ausgang 3 auf Null, der Kondensator wird über R2 und R3 entladen, dann ändert sich der Ausgangspegel erneut, d. h. am Ausgang 3 entstehen Rechteckimpulse.

Pin 5 DA1 im Timer dient zur Steuerung der Schaltung. Daran sind ein Kondensator C2 und eine einstellbare Zenerdiode DA2 mit einem Lastwiderstand R5 angeschlossen. Das Signal zum Steuereingang 1 DA2 kommt vom Einstellwiderstand R10, der Kondensator C5 glättet die Spannungswelligkeit, die der Motoranker beim Drehen erzeugt. Die VD2-C7-R9-C6-Schaltung reduziert den Einfluss der Gegen-EMK auf die Funkenbildung des Kollektors und den Betrieb des Thyristors. Mit zunehmender Motordrehzahl steigt die Spannung am Kondensator C8, der DA2-Chip öffnet und leitet Ausgang 5 von DA1 über. Die Frequenz des Generators am Timer sinkt und die Drehzahl des Elektromotors M1 nimmt ab. Die LED HL2 im Emitterkreis VT1 zeigt den Status des Gerätekreises an.

Die Stromversorgung von Pin 8 DA1 erfolgt über eine stabilisierte Quelle am analogen Stabilisator DA3. Dadurch wird der Einfluss starker Stromstöße beim Einschalten des Elektromotors auf den Betrieb des Timers verringert. Die Diode VD1 schützt DA3 vor umgekehrter Stromversorgung. Der Leistungsverstärker zum Starten des Thyristors erfolgt über den Transistor VT1.

Die Lithiumquelle basiert auf einem Leistungstransformator T1 mit einer leistungsstarken Diodenbrücke VD3. Um Störungen durch den Thyristorregler zu reduzieren, ist im Stromnetz der Kondensator C9 installiert.

Die Anpassung der Schaltung beginnt mit einem Leistungscheck. Der Motor des Widerstands R10 muss sich ebenfalls in der unteren (gemäß Diagramm) Position befinden. Beim Einstellen der Drehzahl mit Widerstand R3 wird die stabile Drehung der Motorwelle überprüft. Wenn die Rückkopplungsspannung durch den Widerstand R10 erhöht wird, wird die durch die mechanische Belastung der Welle gehemmte Rückkopplungswirkung auf den Elektromotor überprüft. Die Drehzahl eines Elektromotors mit Feedback muss höher sein als ohne. Die Differenzspannung wird dem Widerstand R10 von der Anode des Thyristors VS1 zugeführt. durch Ändern der Verzögerung der Generatorimpulse relativ zum Beginn jeder Halbwelle der Netzspannung. Mit R10 wird der optimale Wert der Rückkopplungsspannung eingestellt.

Die Spannung an der Anode des Thyristors VS1 ist im geschlossenen Zustand gleich der Differenz zwischen der Versorgungsspannung und der vom rotierenden Anker des Motors M1 erzeugten Spannung. Eine Reduzierung der Drehzahl unter Last führt zu einer Erhöhung der am Motor anliegenden Spannung und umgekehrt. Diode VD2 eliminiert Rückstrom. erzeugt durch die Drehung des Motors.

Als Widerstände im Gerät werden S2-ZZN S1-4 verwendet. Der Timer DA1 wird durch ein Analogon der Serie 555 ersetzt. Der Transistor VT1 für einen zuverlässigen Start des Thyristors muss eine Verstärkung von mehr als 100 haben. Der Thyristor VS1 ist für einen Strom von mehr als 10 A bei einer Spannung von 100 V ausgelegt.

Sie können Thyristoren der Typen KU202, T106 T112 T122 T137, VT138-152, MCR-25 verwenden. Die Diodenbrücke besteht aus zwei Lawinendioden für einen Strom über 10 A, es funktionieren aber auch Diodentypen. D302.305 KD203 KD206 KD213B. Bei Bedarf sollten Strahler an den Thyristoren und Dioden installiert werden. Der Transformator wird anhand der Leistung des Elektromotors ausgewählt. Geeignet - Typen TN, CCI, TS und ähnliches.

Das Gerät ist auf einer Leiterplatte montiert, deren Zeichnung in Abb. 2 dargestellt ist.

Drehzahlregler für Thyristormotoren

Die Platine ist für Thyristoren in verschiedenen Gehäusen (Kunststoff und Metall) ausgelegt. Der GVS1-Punkt ist über eine Brücke mit der Steuerelektrode des Thyristors „katod“ – mit der Kathode – verbunden.

Autor: V. Konovalov

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Viktor Timtschenko
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