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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 XNUMX상 비동기 모터용 속도 컨트롤러. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
나는 독자들에게 다이어그램(그림 1)과 300...8000rpm 범위에서 3000상 비동기 모터(IM)의 회전 속도를 조절할 수 있는 장치의 설계에 대해 알려드립니다(이하 RFV)라고 합니다. 6000상 비동기 모터에 새로운 품질 지표(전력 손실이 거의 없는 단상 네트워크의 전원 공급 장치, 시동 토크 조절 기능, 효율성 향상)를 제공하므로 많은 무선 아마추어에게 유용할 것이라고 확신합니다. ,인가 전압 위상으로부터 회전 방향의 독립성, 유휴 상태 및 부하 상태 모두에서 광범위한 회전 속도 조절, 그리고 가장 중요한 것은 최대 속도를 10000rpm에서 XNUMX...XNUMXrpm으로 증가시키는 능력입니다.
RFV의 주요 특성:
알려진 바와 같이, 모터의 회전 속도를 조절하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 공급 전압, 샤프트의 부하를 변경하고, 조정 가능한 저항이 있는 특수 로터 권선을 사용하고, 가장 효과적인 방법인 주파수 조절을 사용합니다. , 모터의 에너지 특성을 보존하고 농형 로터와 함께 가장 저렴하고 안정적인 IM을 사용할 수 있기 때문입니다. RHF의 작동을 고려하기 전에 독자에게 AD의 주요 특성을 상기시킬 필요가 있습니다. 1. 효율 계수 = (Рв/Рп), 여기서 Рв는 모터 샤프트의 기계적 동력이고 Рп는 네트워크에서 소비되는 전력입니다. 유휴 상태에서는 Pv = 0이므로 효율 = 0입니다. 정격 축 출력 Рн에서 효율은 다양한 엔진에 대해 최대값(0,75 ... 0,95)을 갖습니다. 2. IM의 위상 전류는 그림 2에 나와 있습니다.
3. 고정자 자기장의 회전 주파수 n1=(60Fп)/р(rpm), 여기서 Fп는 공급 전류의 주파수(Hz)입니다. p - 고정자 극 쌍의 수. 따라서 표준 주파수 Fп=50Hz에서 극쌍 수에 따라 자기장은 주파수에 따라 회전합니다(표 참조).
4. 슬립 S=(Fп-Fр)/Fп(%). 회전자 회전 주파수 .r은 항상 주파수 Fp보다 슬립 양 S(2...6%)만큼 작습니다(예: Fp=960). 1420; 2840rpm IM의 작동 원리는 고정자의 회전 자기장과 회전자 권선의 도체에서 이 자기장에 의해 유도되는 전류의 상호 작용을 기반으로 합니다. 5. 토크 М=Рв/О, 여기서 О는 회전자의 회전 각속도 О=2πFв/60입니다. 6. 과부하 용량 Kp=Mkr/Mn=1,5...2,5, 여기서 Mkr 임계 순간; Mn - 공칭 토크. 7. 정격 속도에서 Cosф=Iса/Iср=0,1...0,2, 여기서 Iса는 활성 고정자 전류이고, Iср는 무효 고정자 전류입니다. 엔진 부하의 증가는 고정자의 활성 구성 요소만 증가하고 결과적으로 cos ψ가 0,8...0,9로 증가합니다. 따라서 공급망의 cosψ을 개선하기 위한 엔진 부하의 역할은 분명합니다. 8. 시작 전류 Iп - IM 시작 시 고정자 전류, Iп/In=5 ... 7. IM의 시작 토크는 크지 않습니다. 시작할 때 IM은 메커니즘의 제동 토크를 초과하는 토크를 생성해야 하며, 그렇지 않으면 회전하지 않습니다. Mn/Mn=0,8...1,5. RFC의 기능 다이어그램은 그림 3에 나와 있습니다.
마스터 생성기는 IM 공급 전류의 주파수를 변경하도록 설계되었습니다. 로터 속도를 변경합니다. 120상 시퀀스 펄스 발생기(PPS)는 DC 전압을 5° 위상차의 9개 구형파 전압으로 변환합니다. 프리앰프는 FIT의 저전력 출력을 강력한 최종 스테이지와 일치시키며, 그 임무는 형태와 주파수에 필요한 전류를 IM 위상에 공급하는 것입니다. 전원 공급 장치는 무선 주파수 변환기에 전원을 공급하기 위해 +300, +XNUMX 및 +XNUMXV의 전압을 생성합니다. 그림 4는 필요한 모든 파형을 보여줍니다.
DD1.1...DD1.3 요소는 30...800Hz 범위 내에서 가변 생성 주파수를 갖는 멀티바이브레이터인 마스터 오실레이터를 조립하는 데 사용됩니다. 가변 저항 R2로 주파수를 변경하십시오. FIT는 카운터 DD2, "AND-NOT" 요소 DD1.4 및 3.1개의 "배타적 OR" 요소 DD3.4...DD2로 구성됩니다. 13개의 동일한 프리앰프는 트랜지스터 VTXNUMX...VTXNUMX(IM의 각 위상에 하나씩)을 사용하여 조립됩니다. 그 중 하나(다이어그램의 맨 위)의 작동 원리를 고려해 보겠습니다. DD3.2 요소의 출력에 하이 레벨이 나타나면 복합 트랜지스터 VT2,VT5가 열립니다. 요소 DD3.2의 출력에서 옵토 커플러 DD4의 입력에 하이 레벨이 공급되고 그 결과 출력에 로우 레벨이 설정되어 복합 트랜지스터 VT8,VT11이 닫힙니다. 다른 두 증폭기는 120°의 위상차만으로 유사하게 작동합니다. 전압 디커플링의 경우 트랜지스터 VT2, VT5 및 VT8, VT11은 별도의 +9 V 소스에서 전원을 공급받고 트랜지스터 VT14...VT19는 +300 V 소스에서 전원을 공급받습니다. 전압 절연과 트랜지스터 VT14 및 VT15의 보다 안정적인 잠금을 위해 사용됩니다. 트랜지스터 VT14 및 VT15의 정상적인 작동을 위한 주요 조건 중 하나는 트랜지스터가 동시에 열려서는 안 된다는 것입니다. 이를 위해 제어 전압은 광 커플러 DD8의 출력에서 복합 트랜지스터 VT11, VT4의 입력에 공급되어 스위칭에 약간의 지연을 제공합니다. 요소 R4, VD8을 통해 광 커플러 DD7의 입력에 하이 레벨이 나타나면 복합 트랜지스터 VT2, VT5가 열리고 트랜지스터 VT15가 닫힙니다. 동시에 커패시터 C9의 충전이 시작됩니다. 옵토커플러 DD40의 입력에 하이 레벨이 나타난 후 4μs 후에 출력에 로우 레벨이 나타나고 복합 트랜지스터 VT8,VT11이 닫히고 트랜지스터 VT14가 열립니다. 옵토커플러 DD4의 입력에서 낮은 레벨이 나타나면 복합 트랜지스터 VT2, VT5를 즉시 닫을 수 없습니다. 회로 R9, 베이스, 이미터를 따라 커패시터 C9의 방전이 이 트랜지스터를 개방 상태에서 140μs 동안 유지하고 트랜지스터 VT15를 유지하기 때문입니다. 닫힌 상태에요. 옵토커플러 DD4의 턴오프 지연 시간은 100μs이므로 트랜지스터 VT14가 열리기 전에 트랜지스터 VT15가 닫힙니다. 다이오드 VD22...VD23은 유도 부하(IM 권선)를 전환할 때 전압 증가로부터 트랜지스터 VT14,VT15를 보호하고 전압이 극성을 변경하는 기간(트랜지스터 VT14, VT15를 전환할 때) 동안 권선 전류를 닫는 것을 방지합니다. 예를 들어, 트랜지스터 VT14 및 VT17을 닫은 후 전류는 A 위상에서 B 위상으로 동일한 방향으로 일정 시간 동안 흐르고 다이오드 VD24, 전원 공급 장치 VD23을 통해 XNUMX으로 감소할 때까지 닫힙니다. 위상 A와 B의 예를 사용하여 최종 캐스케이드의 작동 원리를 고려해 보겠습니다. 트랜지스터 VT14 및 VT17이 열리면 위상 A의 시작 부분에 양의 전위가 적용되고 끝 부분에 음의 전위가 적용됩니다. 닫힌 후 트랜지스터 VT15 및 VT16이 열리고 이제 반대로 위상 A의 끝에는 양의 전위가 적용되고 시작에는 음의 전위가 적용됩니다. 따라서 위상 변이가 120°인 직사각형 교류 전압이 위상 A, B 및 C에 공급됩니다(그림 4 참조). 공급 전압의 주파수는 이들 트랜지스터의 스위칭 주파수에 의해 결정됩니다. 트랜지스터의 교대 개방으로 인해 전류는 회전 자기장을 생성하는 고정자 권선 AB-AC-VSVA-SA-SV-AB의 회로를 순차적으로 통과합니다. 위상 전류의 형태는 그림 5에 나와 있습니다. XNUMX.
위에서 설명한 최종단 구성 방식은 1상 브리지이다[XNUMX]. 장점은 위상 전류 곡선에 XNUMX차 고조파 성분이 없다는 것입니다. 저전압 스테이지에 전원을 공급하기 위해 안정기 VD1,VT1,VD6이 사용됩니다. 이를 통해 DD5...DD1 마이크로 회로에 전원을 공급하기 위해 +3V를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 프리앰프(VT9)에 전원을 공급하기 위해 +2V를 얻을 수 있습니다. ..VT7). 각 상위 프리앰프 쌍은 자체 정류기(VT8,VT11 - VD3, VT9,VT12 - VD4, VT10,VT13 - VD5)로 구동됩니다. 최종 단계는 전파 정류기와 LC 필터(VD2,L1,C3,C7) +300V로 전원이 공급됩니다. 커패시터 C3 및 C7의 커패시턴스는 IM의 전력을 기준으로 선택되며 커패시턴스가 클수록 인덕터 L20 1 Gn의 인덕턴스를 사용하면 더 좋지만 0,1μF 이상입니다. RFV에서는 MLT, OMLT, VS와 같은 상수 저항을 사용할 수 있습니다. 커패시터 C1 - 세라믹 또는 금속 종이; C2...C8 - 모든 산화물. 초크 L1을 제거할 수 있지만 이 경우 각 커패시터 C3 및 C7의 정전 용량을 50μF로 늘려야 합니다. 마이크로 회로 DD1 유형 K155LA3, DD2 - K155IE4, DD3 K155LP5. 광커플러 DD4...DD6 - AOT165A1. 켜기 지연 시간이 100μs 이하이고 절연 전압이 400V 이상인 다른 제품을 사용할 수도 있습니다. 트랜지스터의 주요 요구 사항은 높은 이득과 거의 동일한 이득(최소 50)입니다. 트랜지스터 VT2...VT4, VT8...VT10 유형 KT315A는 문자 인덱스가 있는 KT315, KT312, KT3102로 대체될 수 있습니다. 트랜지스터 VT1, VT5...VT7, VT11...VT13 문자 인덱스가 있는 KT817 또는 KT815 유형. 트랜지스터 VT14...VT19 - KT834A 또는 KT834B. 이를 교체하려면 이득이 50 이상인 강력한 고전압 트랜지스터를 사용할 수 있습니다. 출력 트랜지스터는 스위칭 모드에서 작동하므로 각각 10cm2 면적의 라디에이터에 설치해야 합니다. 그러나 200W 이상의 출력을 가진 모터를 사용하는 경우 더 넓은 면적의 라디에이터가 필요합니다. 브리지 정류기 VD1, VD3...VD5 - KTs405A. 정류기 VD2 - KTs409A. IM 전력이 300W를 초과하는 경우 브리지 정류기 KTs409A 대신 400V 이상의 역전압과 해당 전류를 위해 설계된 단일 다이오드 브리지를 사용해야 합니다. 제너 다이오드 VD6 - KS156A. 다이오드 VD7...VD21 - KD209A. 최소 22A의 전류 및 최소 27V의 역전압용으로 설계된 모든 VD5...VD400 다이오드(예: KD226V 또는 KD226G) 변압기 - 최소 15W의 모든 전력, 각각 8V의 별도 XNUMX차 권선 XNUMX개가 있습니다. 장치를 설정할 때 먼저 +300V를 끄고 표시된 지점에 모든 오실로그램이 있는지 확인하십시오(그림 4 참조). 필요한 경우 커패시터 C1 또는 저항 R2를 선택하면 5~5Hz 범위 내에서 트랜지스터 VT130의 컬렉터에서 주파수가 변경됩니다. 그런 다음 혈압이 꺼지면 +300V 대신 +100...150V의 전압이 외부 소스에서 공급되고 트랜지스터 VT11의 컬렉터 및 이미 터, 트랜지스터 VT5의 컬렉터 및 이미 터가 닫힙니다 ( 오랫동안 트랜지스터 VT14 및 VT15를 닫음) 콜렉터 회로의 전류는 트랜지스터 VT14로 측정됩니다. 이는 트랜지스터 VT14 및 VT15의 누설 전류인 수 μA를 넘지 않아야 합니다. 다음으로 위 트랜지스터의 콜렉터와 이미터가 열리고 저항 R2가 최대 생성 주파수로 설정됩니다. 커패시터 C9의 커패시턴스를 증가시킴으로써 트랜지스터 VT14의 컬렉터 회로에서 최소 전류를 달성합니다. 이는 이상적으로 트랜지스터 VT14 및 VT15의 누설 전류와 동일합니다. 나머지 두 개의 최종 증폭기도 이러한 방식으로 조정됩니다. 다음으로 IM을 RFV 출력(소켓 X7)에 연결합니다. RFV 출력의 권선은 별표로 연결되어 있습니다. +300 V 대신 +100...150 V 내의 전압이 외부 소스에서 공급되며 IM이 회전하기 시작해야 합니다. 회전 방향을 변경해야 하는 경우 혈압의 모든 단계가 교체됩니다. 터미널 트랜지스터가 올바른 모드에서 작동하면 오랫동안 약간 따뜻한 상태를 유지합니다. 그렇지 않으면 저항 R18, R20, R22, R23...R25의 저항이 선택됩니다. 문학 :
저자: A. 두브로브스키
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