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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 단상 컬렉터 전기 모터의 전력 및 회전 속도 조절기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
단상 컬렉터 모터의 회 전자의 전력 및 회전 속도 조절기는 IE1032 전기 드릴 및 최대 1,2의 전력을 가진 AC 컬렉터 모터를 사용하는 기타 가정용 전기 기계의 작동 용이성 (기능 확장)을 위해 설계되었습니다. kW. 직렬 여기가 있는 단상 컬렉터 전기 모터는 진공 청소기, 바닥 광택기, 재봉틀, 과즙 짜는 기계, 커피 그라인더, 범용 주방 기계, 휴대용 목공 도구(전기 드릴), 전기 비행기 등. 단상 컬렉터 모터는 [1]에 설명되어 있습니다. AC 주전원과 AC 및 DC 주전원(범용) 모두에 의해 전원이 공급됩니다. 전기 모터가 보편적인 경우 여자 권선에 탭이 있습니다(그림 1).
IE1032 드릴은 범용이 아닌 KNII-420/220-18 유형 모터를 사용합니다. 그림 2의 구성에 따라 만들어지며 교류로만 전원을 공급받을 수 있지만 [100]에 설명된 것처럼 직류 및 주파수 2Hz의 맥동 전류로는 전원이 공급되지 않습니다. 이 계획은 만들어졌지만 작동하지 않았습니다.
이러한 모터에 대한 회 전자의 전력 및 회전 속도 조절은 자동 변압기 (예 : LATR)를 사용하여 공급 전압을 조절하거나 전력 컨트롤러 (이 경우 사이리스터에서)를 사용하는 진폭 위상 방법으로 수행 할 수 있습니다. 조정기 회로를 선택할 때 다음 사항을 고려해야 합니다. 제조 용이성; 전체 제어 범위에서 회전 속도 및 동력의 원활한 조절 가능성; 50Hz 주파수의 정현파 전류가 흐르는 회로 섹션에 전기 모터를 편리하고 정확하게 포함합니다. 작업의 신뢰성. 그림 3은 전기 모터를 켤 수 없는 회로 섹션을 보여줍니다. 그림 4에서는 어떤 부분을 켜야 하는지 보여줍니다.
조정기의 사이리스터를 제어하기 위해 단일 접합 트랜지스터를 기반으로 하는 완화 발진기 회로가 선택되었습니다[3]. 조정기의 장점 : 최소 요소 수, 제조 용이성, 작은 크기, 원활한 조정, 높은 작동 안정성, 높은 신뢰성 (5 년 동안 단일 고장이 없었음), 부하에 일정한 구성 요소가 없음 , 공급 전압의 양과 음의 반주기에서 대칭 전류가 사이리스터를 통해 흐르기 때문입니다. 조절기의 개략도는 그림 5에 나와 있습니다.
레귤레이터의 사양:
컨트롤러가 작동 중일 때 사이리스터는 최대 진폭 Umax = 1,4 Ueff = 310V인 정류 맥동 전압 아래에 있습니다. 따라서 사이리스터의 역전압은 이 값보다 커야 합니다. 완화 생성기는 동일한 전압으로 구동되지만 최대 814V까지 직렬로 연결된 20개의 DXNUMXV 제너 다이오드로 제한됩니다. 레귤레이터는 다음과 같이 작동합니다. 정류기의 출력에서 네트워크에 연결되면 사이리스터에 맥동 전압이 적용되고 이완 발생기에 제한된 정현파 전압이 적용됩니다. 커패시터 C1은 저항 R1 - R4를 통해 충전을 시작합니다. 이 저항기의 총 저항은 46kOhm입니다. 커패시터가 충전됨에 따라 전압이 증가하고 이미 터 VT1 (UC1 = UE.on)의 트리거 전압에 도달하면 단 접합 트랜지스터가 잠금 해제되고 커패시터 C1이 이미 터베이스 1 회로 VT1, 저항 R6을 통해 방전됩니다. 열린 상태에서 에미터 베이스 저항은 5에서 20옴[3]이고, 저항 R6의 저항은 150...200옴입니다. 커패시터 방전 회로의 시정 수는 작고 저항 R6에는 정극성의 짧은 펄스가 형성됩니다. 저항 R6의 저항을 선택하면 트리거 임계 값 UE를 조정할 수 있습니다.트랜지스터에서 제어 펄스의 진폭은 5-7V이어야합니다 (사이리스터의 안정적인 작동에 최적입니다. 사이리스터의 제어 전극에 저항 R6의 양극성 짧은 펄스가 적용되고 후자는 부하를 포함하여 열립니다. 열린 상태에서 사이리스터 양단의 전압 강하는 1,5-2V입니다. 이 전압은 이완 발생기의 전원 공급 장치로 공급되어 션트 및 끕니다. 따라서 이완 발진기는 자체 발진 모드로 들어가지 않고 주전원 전압의 반주기 동안 하나의 제어 펄스만 생성하고 다음 신호가 도착하기 전에 꺼집니다. 사이리스터는 반주기가 끝날 때까지 열려 있고 반주기가 끝나면 닫힙니다. 여전히 닫힌 사이리스터의 양극에 다음 반주기가 도착하면 제너 다이오드 VD7 VD8에 의해 제한되는 저항 R1, R2을 통해 정류 된 전압이 이완 발생기의 전원 회로에 들어갑니다. 커패시터 C1이 충전되기 시작하고 주기가 반복됩니다. 사이리스터를 여는 순간은 커패시터 C1의 충전 회로의 시정 수에 의해 결정됩니다. 이 회로에는 잠금 해제 순간을 변경할 수 있는 가변 저항 R1이 있으므로 모터 샤프트의 회전 속도와 동력을 조정할 수 있습니다. 최소 잠금 해제 각도(φ min)에서 엔진은 최대 속도를 개발하고 잠금 해제 각도는 엔진 유형(조절기의 기술적 특성 내)에 따라 다르며 규정 내에서 변경되지 않습니다. 최대 발사 각도 φmax에서. 엔진은 최소 속도를 개발하고 개방 각도는 엔진 유형(출력, 로터 중량, 브러시 및 베어링의 마찰 등)에 따라 다릅니다. 엔진 출력이 클수록 로터가 무거워지고 마찰이 클수록 레귤레이터에서 필요한 전류가 커지므로 최대 점화 각도가 작아집니다 각 유형의 모터에는 사이리스터의 최대 점화 각도가 있습니다. 커패시터 C1의 충전 회로 요소를 선택하고 제어 각도 ∆φ의 변화 범위를 결정합니다. ∆φ = φmax - φ min. 그림 6은 정현파 주 전압의 20/20주기와 310V로 제한된 전압을 보여줍니다. 비율 0,0645/0,0645 = 3이므로 sinωt = 45에 대해 가능한 최소 각도 ωt = XNUMX°XNUMX'가 발견되었습니다.
점화 각도가 Δφ 범위에서 변경되는 가변 저항 R1은 저항이 높고 초기 저항 점프가 있습니다. 예를 들어 맨 왼쪽 위치에서 노브를 돌리면 저항이 0에서 5kOhm으로 점프합니다. 오른쪽 극단 위치에서 점프하는 것도 있는데 왼쪽과 다릅니다. 각 가변 저항에 대한 이 점프 값은 개별적입니다. 저항 R3은 초기 점프 값과 동일하게 선택됩니다. 5,1k옴 사이리스터 φ min의 최소 발사 각도를 결정합니다. 다이어그램에 따라 저항 R1의 슬라이더가 가장 낮은 위치에 있으면 커패시터 C1의 충전 회로 저항은 총 저항 3kOhm과 병렬로 연결된 저항 R4 및 R4,85로 구성됩니다 (다른 극단 이미 표시된 위치에서 총 저항은 46kOhm입니다) . 전위차계 R1 엔진의 극한 위치에서 두 개의 커패시터 충전 곡선(지수)의 추정 계산, 플롯 그래프(그림 7), 각도 fmin, fmax 및 제어 범위 f를 결정합니다.
계산을 단순화하고 플로팅의 편의를 위해 몇 가지 단순화를 수행합니다. Rtot를 허용합니다. min = 5kOhm, 4,858kOhm(오차 3%)이 아니라 Rtot를 허용합니다. 최대 \u46d 45,858kOhm, 3kOhm (2 % 오류)이 아닌 동일한 지속 시간의 직사각형 펄스로 제한된 정현파 전압과 주전원 전압 T / 10 \uXNUMXd XNUMXms의 XNUMX/XNUMX 사이클도 허용합니다. . 시간 t에서 커패시터 C1 양단의 전압 우리 \u1d U (XNUMX 위 -t/RC), 여기서 U = 20V는 제한된 정현파 전압입니다. Rtot min = 5kOhm에서 충전 회로 시간 상수 τ1 = Rtot minC1 = 5 H 0,1 = 0,5ms에서, 최대 Rtotal = 46kOhm에서 τ2 = Rtotal maxC1 = 46 H 0,1 = 4,6ms. 예를 들어 첫 번째 점 t = RС/2에 대해 커패시터 양단의 전압을 계산하는 자세한 절차를 제공합니다. 우리 = U(첫 번째 -t/RC) = 유(첫 번째 -1/2) = U(1 - 1/√e) = 20(1 - 1/√2,7183) = = 20(1 - 1/1,6487) = 20(1 - 0,6) = 20 × 0,4 = 8V. 이는 시간 t = τ1/2 = 0,5/2 = 0,25ms 동안 커패시터 C1이 최대 Uc = 8V의 전압까지 충전됨을 의미합니다. 계산된 데이터는 표에 요약되어 있습니다.
그림 7의 그래프는 다음을 보여줍니다.
또한 Ue.on은 y 축에 표시되어 있습니다. 단 접합 트랜지스터 VT1의 작동 임계 값입니다. 가로축 - τ1 및 τ2(밀리초 및 전기 각도)에서 이완 생성기에 공급되는 펄스의 지속 시간(밀리초 및 전기 각도)은 실제 컨트롤러에 대해 φmin, φmax 및 Δφ로 표시됩니다. 위상 규모에서 -1 °의 저항을 갖는 18cm의 큰 분할 가격, 1mm의 작은 분할 가격은 1,8 °입니다. 그래픽으로 최소 및 최대 사이리스터 발사 각도를 결정합시다. ϕmin = 2⋅1,8° = 3,6° = 3°36'. ф최대 = 20⋅1.8°° = 36°°. 제한된 정현파 전압을 직사각형으로 근사하여 오류를 고려하십시오. 커패시터 C1 양단의 전압이 트랜지스터 VT1의 트리거 임계 값과 같을 때 sinωt를 결정합시다. 우리 \u7d Ue.on \uXNUMXd U \uXNUMXd XNUMX V; sinωt = 7/310 = 0,0226. 사인 표에 따라 각도 ωt = 1°18'를 결정합니다. 그러면 ϕmin = 3°36' + 1°18' = 4°54'; ϕmax = 36° + 1°18' = 37°18'. 충분한 신뢰도로 그림 7의 그래프 구성에서 허용된 단순화와 관련된 다른 오류를 고려하여 각도 φmin = 6°를 허용할 수 있습니다. φ최대 = 37°. 따라서 사이리스터의 점화 각도는 6°에서 37°까지 제어할 수 있습니다. 제어 각도 범위 ∆φ = φmax - φmin = 31°, 그러나 [170, p. 4]. 각도 φmax = 202°에서는 작동 전압 170V용으로 설계된 모터가 작동하지 않습니다. 조정기 설정은 최대 사이리스터 점화 각도에서 특정 단상 컬렉터 모터에 대한 커패시터 C1 (R1, R2, R3, R4)의 충전 회로 저항 저항을 선택하는 것으로 구성됩니다 (R1 엔진은 극한에 있습니다) 상위 위치). 최소 개방 각도로 조정이 필요하지 않습니다. 저항 R1의 엔진이 구성표에 따라 가장 낮은 위치로 설정되면 (R1이 단락 됨) 사이리스터 점화 각도가 최소화되고 전기 모터가 최대 속도를 나타냅니다. 엔진을 위로 움직이면 충전 회로의 저항이 증가하고 회전 속도가 떨어지고 엔진의 가장 높은 위치에서 전기 모터가 최소 속도로 안정적으로 작동해야 합니다. 엔진이 불안정하고 주전원 전압의 약간의 변동으로 정지하면 충전 회로의 저항을 줄여야합니다. R1 = 2kΩ 대신 낮은 저항 390, 360kΩ 등의 저항을 연결하여 저항 R330의 저항을 줄입니다. 반대로 엔진의 상단 위치에서 회전 속도가 여전히 높고 낮춰야 하는 경우 저항 R2를 회로에서 제거할 때까지 저항 430, 470kOhm 등의 더 큰 저항으로 교체해야 합니다. 이것으로 조정이 완료됩니다. 이 계획에 따라 만들어진 레귤레이터는 안정적으로 작동하며 5년 동안 작동하는 동안 단일 고장이 없었으며 드릴에 가변 부하가 있는 고속 및 저속에서 모두 좋은 결과를 보여주었습니다. 조절기 제조시 속도 조절기 (저항 R1)의 손잡이를 오른쪽으로 돌릴 때 회전 속도가 증가하도록 제공해야합니다. 이를 위해 손잡이가 오른쪽으로 돌리면 저항이 감소합니다. 진폭 위상 방법을 사용하면 정현파 전압이 크게 왜곡되고 더 높은 고조파가 많이 나타나므로 드릴 C2의 전원 공급 장치 회로에 두 개의 추가 필터를 도입하여 간섭에 대한 추가 보호가 필요합니다. R9 및 레귤레이터 C3, R10의 전원 공급 회로에 연결합니다. 레귤레이터 디자인. 조절기는 두 가지 버전으로 만들어집니다. 첫 번째 옵션은 위에 설명되어 있으며 차이점은 사용되는 정류기 다이오드 유형에만 있습니다 (회로도의 괄호 안에 표시됨). 인쇄 회로 기판은 1,5-2mm 두께의 호일 유리 섬유 및 getinaks로 만들어집니다. 그림 8은 레귤레이터의 첫 번째 버전에 대한 두 개의 인쇄 회로 기판을 보여줍니다.
그림 8, a의 보드는 필터 C2, R9 및 C3, R10이 행잉 마운팅으로 만들어질 때 사용되며, 그림 8, b의 보드는 필터가 보드에 배치될 때 사용됩니다. 그림 9는 조정기의 두 번째 버전에 대한 하나의 인쇄 회로 기판을 보여줍니다.
필터는 힌지 장착으로 제작됩니다. 첫 번째 옵션의 경우 유사하게 필터와 함께 보드를 만들 수 있습니다(그림 8, b). 인쇄 회로 기판과 조정기의 다른 부분은 플라스틱 상자에 넣습니다. R1가있는 가변 저항 R2, 드릴 연결 용 소켓이 상자 본체에 고정되어 있으며 끝에 플러그가있는 1,5m 길이의 전원 코드가 단단히 고정되어 있습니다. 필터 C2, R9 및 C3, R10은 드릴 연결용 전원 코드 및 소켓에 근접한 장착 랙에 장착됩니다. 조건부 분할이 있는 스케일은 저항 R1의 핸들 아래 상자 본체에 고정되어 있습니다. 세부. 정류기는 202A의 평균 정류 전류용으로 설계된 KD5R 다이오드를 사용합니다. 대신 KD202K, KD202M을 사용할 수 있습니다. 조정기의 두 번째 버전에서는 다이오드 D231이 사용됩니다. D231A, D231B, D232, D233, D234는 문자 색인 및 기타 유형의 다이오드와 함께 사용할 수 있으며 평균 정류 전류는 10A이고 역 전압은 300V 이상입니다. 사이리스터 KU202M은 KU202N, 제너 다이오드 D814V로 교체할 수 있습니다. 총 안정화 전압은 18-20V입니다. KT117은 모든 문자 색인과 함께 사용할 수 있습니다. 커패시터 C1은 KLS, KM, K10U-5 유형을 사용할 수 있습니다. K2P-3B 유형의 커패시터 C40 및 C2는 작동 전압이 400V 이상인 종이 커패시터로 교체할 수 있습니다. SP-1 유형의 가변 저항은 다른 유형 및 크기의 저항으로 교체할 수 있습니다. 이 레귤레이터로 드릴을 작동하기 위해 추가 스위치를 설치할 필요가 없습니다. 드릴에 설치된 XNUMX극 스위치면 충분합니다. 전압은 레귤레이터에 공급되고 드릴 스위치에 의해 제거됩니다. 레귤레이터가 단상 컬렉터 전기 모터에 전원을 공급하도록 설계되었음에도 불구하고 필요한 경우 적절한 전원의 활성 부하(히터)를 연결할 수 있습니다. 문학 :
저자: V. V. 퍼신
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