Цепь переменного тока для управления большими параллельными двигателями постоянного тока

В простой схеме контроллера двигателя постоянного тока, представленной в следующей статье, используется вариак. Эта конструкция обеспечивает мгновенную остановку двигателя на любой стадии одним щелчком переключателя, а также изменение направления вращения двигателя. Он также обеспечивает управление скоростью двигателя с высокой точностью.

Обзор

Полуволновые контроллеры двигателей TRIAC и SCR для двигателей малых серий довольно популярны и дешевы, и они уже используются в портативных электроинструментах и ​​компактных устройствах.

При этом электронные регуляторы скорости для увеличения постоянного тока. моторы на 1/4 и 1/3 л.с. на самом деле сложнее.

Большие параллельные двигатели постоянного тока в этом диапазоне мощностей, кроме того, являются фаворитами в автомобильной промышленности, они работают от чердачных вентиляторов до буровых станков, хотя в основном все эти типы двигателей являются двигателями переменного тока. асинхронные двигатели, имеющие только одну скорость или, может быть, пару переменных скоростей.

В то время как 1/3 л.с., 1750 об / мин, 117 В постоянного тока с шунтирующей обмоткой. мотор может быть дорогим, он может стоить своей цены, и вы можете найти несколько на излишках рынка.

При соответствующем регулировании скорости эти постоянный ток Двигатели могут быть замечательной вещью, которую можно увидеть, работая на сверлильном или токарном станке.

Как работает параллельный двигатель постоянного тока

Шунтирующий двигатель постоянного тока работает практически с постоянной скоростью независимо от нагрузки. Эти двигатели обычно используются в промышленных приложениях и обычно предпочтительны там, где ситуации запуска не часто являются серьезными.

Скорость двигателя с шунтирующей обмоткой можно регулировать двумя способами: во-первых, путем размещения сопротивления последовательно с якорем двигателя, что могло бы, следовательно, замедлить его скорость, и, во-вторых, путем размещения сопротивления последовательно с полевой проводкой, где скорость может изменяться с изменением нагрузки. В последнем случае скорости останутся практически стабильными для данной настройки и нагрузки на контроллер. Последний считается наиболее часто используемым для устройства с регулируемой скоростью, например, в станках.

Шунтирующий двигатель - это, пожалуй, самый распространенный двигатель постоянного тока, используемый в наши дни в промышленности. Шунтирующий двигатель в основном состоит из якоря, обозначенного как A1 и A2, и полевых проводов, обозначенных как F1 и F2.

Обмотка в шунтирующем поле состоит из нескольких витков тонкой проволоки, что обеспечивает низкий ток шунтирующего поля и приемлемый ток якоря. Шунтирующий двигатель постоянного тока позволяет запускать крутящий момент, который может изменяться в зависимости от характеристик нагрузки, которому можно противодействовать посредством точного контроля напряжения шунтирующего поля.

Важность полевой катушки

В случае, если обмотка возбуждения отключена в шунтирующем двигателе, она может несколько ускориться, пока обратная ЭДС не поднимется до уровня, достаточного для отключения тока, генерирующего крутящий момент. Проще говоря, шунтирующий двигатель никогда не повредит сам по себе, когда он потеряет свое поле, но мощность крутящего момента, необходимая для выполнения работы, будет просто удалена, в результате чего двигатель потеряет свою основную способность, для которой он был разработан.

Некоторые из типичных применений параллельного двигателя постоянного тока - токарные станки и промышленные технологические линии, которые требуют критического контроля скорости и крутящего момента двигателя.

Основные особенности

Основные особенности заключаются в том, что вы можете переключать ручку скорости для управления скоростью, а также использовать функцию динамического торможения, которая позволяет почти мгновенно останавливать тяжелый двигатель, не дожидаясь, пока двигатель движется по инерции.

Схема управления скоростью на основе вариакума, как показано ниже, прекрасно работает на одном из этих 1/3 лошадиных сил постоянного тока. двигателем, неважно, каким типом двигателя он управляет, если его номинальное напряжение соответствует входному питанию, имеет шунтирующую обмотку и работает с максимальным током около 3 ампер при 100% нагрузке.

Использование автотрансформатора Variac

Показанная схема включает в себя устройство, которое многие инженеры могут посчитать довольно грубым и старомодным, да, это регулируемый автотрансформатор.

Среди множества полезных функций вариак обеспечит мощное торможение вашему мощному двигателю, он может работать независимо от контуров обратной связи: что обеспечивает минимальную нестабильность или отсутствие несовместимости с различными формами двигателей или неравномерность механической нагрузки.

Как это устроено

В схеме управления скоростью на основе переменного тока, показанной на рисунке 1, полуволновой выпрямитель D1 обеспечивает шунтирующее поле для постоянного тока. мотор. Конденсатор фильтра C обеспечивает необходимое количество напряжения и устраняет любую нестабильность в операциях, которая могла бы существовать при нефильтрованном источнике возбуждения. Переменный автотрансформатор T регулирует напряжение якоря и, следовательно, скорость двигателя.

Выходной сигнал вариака подается на стандартный мост, выпрямитель D2. Выход выпрямителя подается на якорь двигателя с помощью замыкающих контактов включенного 117-вольтового переменного тока. реле К.

Каждый раз, когда двигатель должен быть остановлен, размыкается переключатель «Работа» S2, который переключает его нормально замкнутые контакты и подключает резистор динамического торможения R через якорь.

В период выбега двигателя он работает как постоянный ток. генератор. Вырабатываемая из-за этого мощность рассеивается на резисторе R, в результате чего двигатель получает адекватную нагрузку, и это заставляет двигатель резко останавливаться.

Учитывая, что обмотка возбуждения двигателя должна быть запитана для выполнения тормозного действия, для питания возбуждения включен независимый переключатель S1.

В результате, пока система находится в рабочем состоянии, S1 остается включенным, что позволяет использовать контрольную лампу в качестве контрольной лампы. Энергия поля, необходимая для обычного шунтирующего двигателя мощностью 1/3 лошадиных сил, составляет всего около 35 Вт, поскольку сопротивление поля обычно составляет около 400 Ом.

Технические характеристики двигателя

Ток возбуждения может быть близким к 350 мА. Номинальный ток полной нагрузки двигателя мощностью 1/3 л.с. близок к 3 амперам постоянного тока. или около 50% сетевого тока, потребляемого сопоставимым переменным током. Индукционный двигатель.

Шунт постоянного тока Двигатель имеет коэффициент мощности 100% и особенно эффективен. Каждая из частей работает без нагрева, за исключением тормозного резистора R. В случае, если двигатель работает под нагрузкой с огромным эффектом маховика и постоянно останавливается на повышенных скоростях, резистору потребуется преобразовать большое количество кинетической энергии в тепло. При низкоинерционных нагрузках, таких как сверлильный станок, резисторы могут не столкнуться с проблемой нагрева.

Контакты реле К должны быть рассчитаны на ток не менее 10 ампер. Тормозной ток обычно чрезмерен, хотя появляется в течение короткого периода времени, начальные скачки имеют тенденцию быть значительными, поскольку постоянный ток сопротивление якоря обычно составляет всего одно или два Ом. Неудивительно, что рабочий ток двигателя ограничен величиной вырабатываемой им обратной ЭДС.

Советы по конструкции и безопасности

Схема, показанная выше, может быть построена в металлической коробке питания размером 6 x 6 x 6 футов.

Учитывая, что вся цепь нагревается до заземления при напряжении линии питания, тщательная изоляция и заземление чрезвычайно важны для обеспечения базовой безопасности. Силовой кабель должен иметь трехпроводное заземление.

Зеленый провод заземления необходимо подсоединить к металлической коробке, а затем вывести через каркас двигателя. Пожалуйста, не пренебрегайте и не игнорируйте использование предохранителя.

Контроль SCR против контроля Variac

Переменная автотрансформаторы или вариаки невероятно прочные и долговечные. Выход этих устройств имеет низкий импеданс, поэтому напряжение якоря обеспечивает отличное регулирование в зависимости от изменения тока нагрузки.

Схема переключения режима SCR с меньшими углами проводимости, естественно, является источником с довольно высоким импедансом и, следовательно, имеет худшее регулирование.

Контроллеры двигателей, использующие SCR, следовательно, включить петли обратной связи специально спроектированы в них, что делает фазу пусковых импульсов в основном на основе обратной ЭДС. двигателя, а также регулировок потенциометра.

Хорошо спроектированный двухполупериодный регулятор SCR действительно очень хорош, однако на самом деле он сложен с их конструкцией. В диапазоне 1/3 лошадиных сил схема переменного автотрансформатора проста, эффективна и проще в сборке пользователем.

В ситуациях, когда механическая нагрузка на двигатель снижает инерцию, иногда имеет смысл не использовать переключатель «Работа», S2, и управлять всем с помощью переключателя «Ожидание» S1.

Активное торможение может продолжать выполнять свою работу до некоторой степени из-за избыточного магнитного потока в обмотке возбуждения двигателя.

Везде, где это возможно, он предлагает преимущество отсутствия «дежурной» надежности, все отключается до тех пор, пока главный выключатель S1 не будет включен.

Если двигатель необходимо вращать в обратном направлении, просто настройте d.p.d.t. переключатель, прикрепленный крест-накрест для операций, через источник якоря и якорь.