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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 전기 드라이브 컨트롤러. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
부하가 변할 때 속도를 안정화시키는 엔진 속도 컨트롤러는 전기 드릴, 전기 톱, 푸드 프로세서 등과 같은 가전 제품의 작동 능력을 크게 향상시킵니다. 간단하고 효과적인 시리즈 여자의 반파 컨트롤러 컬렉터 전기 모터가 알려져 있으며, 이는 모터 로터에서 발생하고 부하에 따라 달라지는 역기전력의 크기에 의한 피드백으로 인해 회전 속도를 안정화시킵니다. 불행히도 이러한 조정기에는 상당한 단점이 있습니다. 개방 전류가 100μA 미만인 고감도 사이리스터를 사용합니다. 그를 대체할 사람을 찾는 것은 거의 불가능합니다. 게시된 기사에서 저자는 사이리스터 매개변수에 대한 제한이 제거된 레귤레이터용 회로 설계 솔루션의 자체 버전을 제공합니다. 현대화된 전기 구동 컨트롤러에 대한 설명을 진행하기 전에 간단한 제어 장치의 작동 원리에 대해 간략히 살펴보겠습니다[1]. 그 개략도는 Fig. 1. 왼쪽 어깨는 주 전압 분배기 R1 - R2C1 - VD1에 의해 형성되고 오른쪽 어깨는 VS1 사이리스터와 M1 모터에 의해 형성되는 브리지입니다. 사이리스터의 제어 전환은 브리지의 대각선에 포함됩니다. 사이리스터를 여는 신호는 저항 R2 엔진에 의해 설정된 주전원 전압과 모터 로터의 역기전력과 같이 역상으로 추가된 신호의 합입니다. 전압이 변하지 않으면 브리지가 균형을 이루고 엔진 속도도 변하지 않습니다. 모터 샤프트의 부하가 증가하면 속도가 감소하므로 역기전력 값이 감소하여 브리지의 불균형이 발생합니다. 결과적으로 사이리스터의 제어 전환에 대한 신호가 증가하고 다음 양의 반주기에서 더 적은 지연으로 열리고 모터에 공급되는 전력이 증가합니다. 결과적으로 부하 증가로 인한 엔진 속도 감소는 레귤레이터가 없을 때보다 훨씬 적습니다.
이 경우 주전원 전압의 각 양의 반주기에서 불일치가 제거되기 때문에 조정이 매우 안정적입니다. 무엇보다 안정화 효과는 저속 및 중속 엔진 속도에서 나타납니다. 저항 R2 양단의 조절 전압이 증가하고 엔진 속도가 증가하면 일정한 엔진 속도를 유지하는 정도가 저하됩니다. 조정기의 사이리스터 VS1은 두 가지 기능을 수행합니다. 임계값 - 브리지 불일치 신호에 따라, 전력 - 모터를 통해 전환된 전류에 따라. 다이오드 VD1, VD2는 모터를 통한 전류가 없을 때만 저항 R2와 역기전력의 전압 비교가 가능하기 때문에 장치의 반파 작동을 제공합니다. 메인 전압 분배기의 커패시터 C1은 조절 영역을 저속으로 확장하고 사이리스터 제어 전극 회로의 커패시터 C2는 모터 브러시 스파크에 대한 조절기의 감도를 줄입니다. 엔진의 반파 모드는 출력을 감소시킵니다. 최대 전력과 속도를 얻으려면 SA1 버튼을 눌러 사이리스터를 션트하십시오. 이 경우 주전원 전압의 반파가 모두 모터에 공급됩니다. 이미 언급했듯이 고려되는 조정기의 주요 단점은 개방 전류가 100μA 미만인 고감도 사이리스터를 사용해야 한다는 것입니다. 사이리스터의 트랜지스터 아날로그를 도입하면 동일한 제어 특성을 유지하면서 VS1의 개방 매개변수에 대한 제한을 제거할 수 있습니다. 주 전압 분배기에 제너 다이오드를 설치하면 공급 전압의 변동에 따른 모터 속도의 변화가 줄어듭니다. 업그레이드 된 조정기의 구성표가 그림에 나와 있습니다. 2. 위에서 설명한 장치와 마찬가지로 레귤레이터는 주전원 전압의 양의 반파에서만 작동합니다.
다이오드 VD2와 저항 R10을 통한 브리지의 불일치 전압은 트랜지스터 VT2의베이스 이미 터 접합에 공급됩니다. 이 장치의 감도와 조정 품질은 트랜지스터의 개방 전압이 사이리스터의 개방 전압보다 훨씬 낮기 때문에 더 높습니다. 그림에 표시된 조정기와 유사하게 제어 전류. 1은 트랜지스터 접합을 저항 R0,1로 분로하여 7mA로 선택됩니다. 저항 R2의 엔진에서 나오는 전압이 모터 로터의 전압보다 높으면 트랜지스터 VT2가 열리고 VT1이 열립니다. 이 장치는 사이리스터의 아날로그를 형성하고 켜지면 전류 제한 저항 R3를 통해 트라이 액 VS9의 제어 전극에 공급되는 커패시터 C1의 방전 전류의 강력한 펄스를 형성합니다. 트라이 액이 켜지고 엔진에 전압이 가해지고 회전 수가 증가합니다. 저항 R2의 전압이 모터 회 전자보다 낮 으면 트라이 액이 켜지지 않고 회전 수가 감소합니다. 스토리지 커패시터 C3는 저항 R5를 통해 네트워크에서 충전됩니다. 제너 다이오드 VD4는 커패시터 양단의 전압을 트라이액 또는 사이리스터의 가능한 개방 전압보다 다소 높은 수준으로 제한합니다. 또한 제너 다이오드는 증폭기 트랜지스터에서 역 전압이 발생하는 것을 방지합니다. 커패시터 C4는 모터 브러시의 스파크로 인한 간섭을 줄이는 것 외에도 피드백 회로에 통합하는 기능을 수행합니다. 용량이 증가하면 브러시의 접촉이 불량하거나 강한 스파크가 발생하거나 소위 회전의 "스윙"이 발생할 수 있는 매우 낮은 속도를 설정할 때 필요한 조절기의 안정성이 증가합니다. 그러나 커패시터 C4의 커패시턴스가 증가하면 드라이브의 동적 특성이 저하되고 속도 안정화 품질이 저하된다는 점을 기억해야 합니다. 회로 상수 R5C3는 커패시터 C3가 커패시터 C4의 충전보다 빠르게 충전되도록 하는 것이다. 이것은 트랜지스터 VT2를 여는 모든 가능한 순간에 시작 펄스를 생성하는 데 필요한 작동 전압이 이미 커패시터 C3에 존재하도록 수행됩니다. 때때로 이러한 조건은 엔진이 정지되었을 때(낮은 회전자 저항) 저항 R2 엔진의 최대 전압(분배기에서 큰 개방 전류)과 같은 브리지의 급격한 불균형으로 위반될 수 있습니다. 결과적으로 커패시터 C3의 충전이 완료되기 전에 트랜지스터가 열리고 전압이 없으며 방전 전류 펄스가 형성되지 않습니다. 저항 R5를 통해 흐르는 전류는 트랜지스터를 켜기에는 충분하지만 트라이악을 켜기에는 작기 때문에 모터가 회전하지 않습니다. 이러한 가능성은 긍정적인 것으로 간주할 수 있습니다. 이 경우 드라이브가 걸린 경우에도 엔진이 꺼지기 때문입니다. 바람직하지 않은 경우 저항 R5-R7의 저항이 약간 감소하고 저항 R1의 저항이 증가하여 제거됩니다. 저항 R2에 걸리는 전압의 크기와 모양은 리미터 R4 - VD1의 존재로 인한 주전원 전압의 변화와 거의 무관합니다. 그 결과, 공급 전압의 변동으로 인해 트라이액 개구부의 설정된 위상각이 불안정해지지 않습니다. 설정된 모터 속도의 네트워크 전압 불안정성도 크게 줄어듭니다. 일정한 위상 각을 사용하면 모터의 전압 진폭 변화로 인해 속도가 변경됩니다. 설명된 조정기의 기능은 트라이액을 사용하는 것입니다. 사실 "양극-음극"회로를 닫아 최대 속도를 전환하면 충분한 차단력을 가진 순간 접점 SA1이 있다고 가정합니다. 접점이 다르게 만들어지면 스파크 또는 전기 아크가 발생할 수 있습니다. 후자는 접점과 인쇄 회로 기판이 소손되어 화재 위험이 있으므로 매우 바람직하지 않습니다. 트라이 액을 사용하면 접점의 스파크를 완전히 제거하고 제어 저항 R2에 대한 설계 및 바인딩을 단순화하는 제어 전극 회로로 스위칭을 전송할 수 있습니다. 조절할 때 트라이 액은 사이리스터처럼 작동하고 접점이 닫히면 모터에 교류를 전달합니다. 트라이 액이 열린 상태의 트랜지스터는 차단되어 작동하지 않습니다. 조정기 다이어그램에 표시된 고정자 및 회전자 권선을 포함하는 것은 별도의 출력 권선 끝이 있는 모터에 최적입니다. 회 전자와 고정자 권선이 내부적으로 연결된 모터를 사용하는 경우 다이어그램에 표시된 회 전자 권선 대신 연결되고 고정자 권선 회로가 점퍼로 대체됩니다. 그러나 피드백 회로에 고정자 권선이 있기 때문에 최신 버전의 레귤레이터는 속도 제어 특성이 약간 떨어집니다. 커패시터 C2, C6은 간섭을 제거하고 R11C5 회로는 브러시 스파크를 억제합니다. 저항 R1은 양의 반주기가 시작될 때까지 트라이악의 개방 상태 조절 한계를 제한합니다. 샤프트의 부하가 증가함에 따라 모터의 역기전력은 유휴 상태에서 조정 저항 R2에 의해 설정된 위치에 비해 트라이 액 잠금 해제 순간을 반주기 시작으로 추가로 이동합니다. 유휴 상태에서 저항 R1을 선택한 경우 부하 상태에서 카운터 EMF는 그대로 반주기 시작을 위해 트라이 액을 여는 순간을 전송합니다. 결과적으로 일정 기간 후에 열리고 저항 R2 슬라이더의 상단 위치에서 속도가 "감소"(감소)됩니다. 이 현상은 저항 R1의 저항을 높이면 제거됩니다. 개발 과정에서 조정기는 DK77(가전 및 전동 공구용), MSH-2(재봉틀용) 및 병렬 여기 모터 SL261M과 같은 다양한 컬렉터 모터로 테스트되었습니다. 이렇게 크게 다른 엔진을 제어하기 위해 레귤레이터를 변경할 필요가 없었습니다. 병렬 여자가 있는 모터를 사용할 때 고정자 권선은 별도의 외부 소스에서 전원을 공급받아야 하며, 전압이 레귤레이터를 통해 전기자에 적용되기 전에 공급되어야 한다는 점을 염두에 두어야 합니다. 조절기의 기능은 DK1-1-77 엔진에서 280rpm의 유휴 속도와 다양한 주전원 전압에서 가져온 부하 특성(VD12이 없는 실선, VD1500이 있는 점선)을 보여줍니다(그림 3). 400rpm의 이 1200W 모터는 단권 변압기를 통해 전원을 공급받고 유휴 상태에서 1500rpm으로 동일한 속도를 설정하는 경우 완전히 정지할 때까지 샤프트에 손을 올려놓으면 쉽게 제동됩니다.
프로토타입에 비해 약간 복잡하기 때문에 레귤레이터는 요소의 매개변수 확산에 대해 완전히 중요하지 않습니다. 트라이 액으로 TS, TS2, 2TS112 및 TS106은 6,3-10-16A의 전류와 208A의 경우 KU2G 또는 208U5G에 적용됩니다. 사이리스터 KU201L, 2U201L, KU202N-M, 2U202N-M, KU228I도 사용할 수 있습니다. 그리고 "양극-음극" 회로를 따라 접촉기가 설치된 경우에 한합니다. 열 제거의 필요성은 부하 전류의 크기에 따라 결정됩니다. 트랜지스터는 최소 250 mA의 전류와 최소 15 V의 전압을 허용해야 합니다. VT1 기능은 KT350A, KT209(A-M), KT501A, KT502A(B-E), KT661 A, KT681A 등 및 VT2 - KT503A에서 수행할 수 있습니다. (B-E), KT645A, KT660A(B), KT684A(B) 및 기타 유사한 특성. 다이오드는 최소 10mA의 전류 및 최소 400V의 전압 - KD105(B-G), KD209(A-V), KD221(V-G), KD226(V-D), D209, D210, D211, D226, D237( 기원전). VD1 제너 다이오드는 120 ... 180 V(KS630A, KS650A, KS680A, 2S920A, 2S950A, 2S980A)의 안정화 전압에 적합하며 총 전압을 위해 직렬 연결된 저전력 제너 다이오드 체인으로 교체할 수 있습니다. 150V의 제너 다이오드 VD4 - 열 보상을 제외하고 안정화 전압이 9 ~ 11V 인 모든 저전력. 커패시터 C1-C4 - 세라믹 KM, KM-6, K10-17 또는 필름 K73-17. 정격 전압이 5V 인 커패시터 C6, C73 - K17-630 (다른 유형의 커패시터 및 정격 전압이 낮은 K73-17은 사용할 수 없음). 고정 저항 - MLT 또는 기타. 저항 R2 - RP1-64A, 선형 특성(SPZ-4M, SPZ-6, SPZ-9 등)을 가진 비선형 가변 저항으로 대체할 수 있습니다. 역대수 특성(B)이 있는 저항을 선택하면 엔진 속도가 낮은 영역에서 조절이 원활해집니다. 트리머 저항 R3 - SPZ-27, SPZ-38. 선택한 정저항으로 교체할 수 있습니다. 최대 속도 스위치 SA1은 이동식 스프링 플레이트 접점과 조절기 보드의 고정 스탠드 형태로 만들어집니다. 저항 R2와 가동 접점 사이에는 캠이 있는 어댑터 플라스틱 슬리브가 있어 계획에 따라 가변 저항 R2의 상단 위치에 있는 랙과 가동 접점을 닫을 수 있습니다. 레귤레이터를 조정할 때 다이어그램에 따라 저항 R2의 슬라이더를 낮은 위치로 설정하고 튜닝 저항 R3을 사용하여 원하는 최소 엔진 속도를 설정해야 합니다. 또한 저항 R2의 슬라이더 위치를 변경하여 최소에서 최대로의 속도 변화, 부하가 없는 최소 속도에서 회전의 "스윙"이 없는지, "딥"이 없는지 확인해야 합니다. 최대 속도 접점의 작동뿐만 아니라 부하 상태에서 반파 모드의 최대 속도에서 회전합니다. 커패시터 C4의 커패시턴스를 증가시켜 스윙을 제거하고 저항 R1의 저항을 증가시켜 딥을 제거한 후 저항 R3 슬라이더의 위치를 다시 지정합니다. 결론적으로, 이러한 유형의 조정기에서 타코미터는 실행 전기 모터이고 피드백 전압은 모터 자기 회로의 잔류 자화와 브러시 접점의 안정성에 의해 결정된다는 점에 유의해야 합니다. 이러한 이유로 조정 품질은 사용된 모터의 지정된 특성에 직접적으로 의존합니다. 그러나 제어 장치의 극도의 단순성과 우수한 부하 특성은 이러한 단점을 완전히 보완합니다. 문학
저자: V. Zhgulev, Serpukhov, 모스크바 지역
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