Obwód Variac do sterowania dużymi silnikami bocznikowymi prądu stałego

W prostym obwodzie sterownika silnika bocznikowego prądu stałego, przedstawionym w poniższym artykule, zastosowano wariak. Taka konstrukcja umożliwia natychmiastowe zatrzymanie silnika na dowolnym etapie poprzez pstryknięcie przełącznika, wraz z odwróceniem kierunku obrotów silnika. Zapewnia również kontrolę prędkości silnika z wysokim poziomem dokładności.

Przegląd

Sterowniki silników półfalowych TRIAC i SCR do silników małych serii są dość popularne i tanie i już są częścią przenośnych elektronarzędzi i kompaktowych urządzeń.

Powiedziawszy to, elektroniczne regulatory prędkości dla większego prądu stałego. silniki o mocy 1/4 i 1/3 KM są w rzeczywistości bardziej skomplikowane.

Duże silniki bocznikowe prądu stałego w tym zakresie mocy są dodatkowo ulubionymi silnikami przemysłu motoryzacyjnego, od wentylatorów strychowych po wiertarki, chociaż w zasadzie wszystkie te typy silników to silniki prądu przemiennego. silniki indukcyjne mające tylko jedną prędkość lub może kilka zmiennych prędkości.

Podczas gdy 1/3 koni mechanicznych, 1750 obr / min, 117 V z bocznikowym uzwojeniem prądu stałego Silnik może być drogi, może być wart swojej ceny, a kilka można znaleźć na rynku z nadwyżkami.

Przy odpowiedniej regulacji prędkości te d.c. silniki mogą być wspaniałą rzeczą do zobaczenia, obsługa wiertarki lub tokarki.

Jak działa silnik bocznikowy DC

Silnik bocznikowy prądu stałego działa prawie ze stałą prędkością, niezależnie od obciążenia. Silniki te są zwykle używane w zastosowaniach przemysłowych i są ogólnie preferowane, gdy sytuacje rozruchu nie są często poważne.

Prędkość silnika z uzwojeniem bocznikowym można kontrolować kilkoma metodami: po pierwsze, poprzez umieszczenie rezystancji szeregowo ze zworą silnika, co może w konsekwencji spowolnić jego prędkość: a po drugie, poprzez umieszczenie rezystancji szeregowo z okablowaniem pola prędkość może zmieniać się wraz ze zmianą obciążenia. W tym drugim przypadku prędkości pozostaną praktycznie stabilne dla danego ustawienia i obciążenia sterownika. Ten ostatni jest uważany za najczęściej stosowany w obiektach o regulowanej prędkości, na przykład w obrabiarkach.

Silnik bocznikowy jest obecnie prawdopodobnie najbardziej rozpowszechnionym silnikiem prądu stałego w przemyśle. Silnik bocznikowy składa się zasadniczo z twornika oznaczonego jako A1 i A2 oraz przewodów polowych oznaczonych F1 i F2.

Uzwojenie w polu bocznikowym składa się z kilku zwojów cienkiego drutu, przyczyniając się do niskiego prądu pola bocznikowego i rozsądnego prądu twornika. Bocznikowy silnik prądu stałego umożliwia rozruchowy moment obrotowy, który może zmieniać się w zależności od specyfikacji obciążenia, czemu można przeciwdziałać poprzez precyzyjne sterowanie napięciem pola bocznikowego.

Znaczenie cewki polowej

W przypadku odcięcia cewki pola w silniku bocznikowym, może ona nieco przyspieszyć, aż tylna siła elektromagnetyczna wzrośnie do poziomu wystarczającego do wyłączenia prądu wytwarzającego moment obrotowy. Mówiąc prościej, silnik bocznikowy nigdy sam nie ulegnie uszkodzeniu, gdy straci swoje pole, ale moc momentu obrotowego wymagana do wykonania pracy zostanie po prostu usunięta, powodując utratę głównej zdolności silnika, dla której został zaprojektowany.

Kilka typowych zastosowań silnika bocznikowego prądu stałego to tokarki warsztatowe i przemysłowe linie technologiczne, które wymagają kluczowej kontroli prędkości i momentu obrotowego silnika.

Główne cechy

Główne cechy to możliwość przełączenia pokrętła prędkości do kontroli prędkości, wraz z funkcją dynamicznego hamowania, która umożliwia niemal natychmiastowe zatrzymanie ciężkiego silnika bez czekania, gdy silnik będzie się poruszał wybiegiem.

Obwód regulacji prędkości oparty na wariaku, jak pokazano poniżej, działa dobrze na jednym z tych 1/3 koni mechanicznych prądu stałego. silnik, nie jest istotne, jakim typem silnika steruje, o ile jego napięcie znamionowe jest zgodne z zasilaniem wejściowym, jest bocznikowany i pracuje z maksymalnym natężeniem około 3 amperów przy 100% obciążeniu.

Korzystanie z Autotransformatora Variac

Pokazany obwód zawiera urządzenie, które wielu inżynierów może uznać za dość prymitywne i staroświeckie, tak, jest to zmienny autotransformator.

Wśród wielu przydatnych funkcji wariak umożliwi mocne hamowanie silnika o dużej mocy, może działać bez uzależnienia od pętli sprzężenia zwrotnego: co zapewnia minimalną niestabilność lub brak niekompatybilności z różnymi typami silników lub różnicami obciążenia mechanicznego.

Jak to działa

W wariackim obwodzie regulacji prędkości z fig. 1 prostownik półfalowy D1 zapewnia pole bocznikowe dla prądu stałego. silnik. Kondensator filtra C zapewnia niezbędną ilość napięcia i usuwa wszelkie niestabilności w operacjach, które mogłyby wystąpić przy niefiltrowanym zasilaniu polowym. Autotransformator zmienny T reguluje napięcie twornika, a tym samym prędkość silnika.

Sygnał wyjściowy z wariaka jest podawany na standardowy mostek, prostownik D2. Wyjście prostownika jest podawane do zwory silnika za pomocą zestyków zwiernych włączonego 117-woltowego prądu przemiennego. przekaźnik K.

Za każdym razem, gdy konieczne jest zatrzymanie silnika, przełącznik „pracy” S2 jest otwarty, który zmienia swoje styki normalnie zamknięte i łączy rezystor hamowania dynamicznego R w tworniku.

W okresie, w którym silnik pracuje wybiegiem, działa jak prąd stały. generator. Wytworzona moc jest rozpraszana w rezystorze R, powodując odpowiednie obciążenie silnika, a to zmusza go do nagłego zatrzymania.

Biorąc pod uwagę, że cewka silnika musi być zasilana w celu realizacji działania hamowania, niezależny przełącznik S1 jest dołączony do zasilania zewnętrznego.

W rezultacie, gdy system działa, S1 pozostaje włączony, co umożliwia lampkę kontrolną jako lampkę ostrzegawczą. Energia pola wymagana dla zwykłego silnika bocznikowego o mocy 1/3 KM wynosi zaledwie około 35 watów, ponieważ rezystancja pola zwykle działa przy około 400 omach.

Specyfikacje silnika

Prąd pola może być bliski 350 mA. Znamionowy prąd pełnego obciążenia silnika o mocy 1/3 KM jest zbliżony do 3 amperów prądu stałego. lub około 50% prądu sieciowego pobieranego przez porównywalny prąd przemienny. silnik indukcyjny.

Bocznik d.c. silnik ma współczynnik mocy 100% i jest szczególnie wydajny. Każda z części działa bez ogrzewania, z wyjątkiem rezystora hamowania R. W przypadku, gdy silnik pracuje z obciążeniem z silnym efektem koła zamachowego i jest wielokrotnie zatrzymywany przy zwiększonych prędkościach, rezystor będzie musiał przekształcić dużą część energii kinetycznej w ciepło. Przy obciążeniach o niskiej bezwładności, takich jak wiertarka, rezystory mogą nie mieć problemów z ogrzewaniem.

Styki przekaźnika K muszą mieć obciążenie nie mniejsze niż 10 amperów. Prąd hamowania jest zwykle nadmierny, chociaż pojawia się przez krótki czas początkowe skoki są zwykle znaczne od czasu wystąpienia prądu stałego. rezystancja twornika wynosi zwykle jeden lub dwa omy. Prąd roboczy silnika jest, co nie jest zaskakujące, ograniczony przez wielkość generowanego prądu zwrotnego.

Wskazówki dotyczące budowy i bezpieczeństwa

Pokazany powyżej obwód może być wykonany w metalowej skrzynce zasilającej 6 'x 6' x 6 '.

Biorąc pod uwagę, że cały obwód jest gorący do masy przy napięciu sieciowym, uważna izolacja i uziemienie są niezwykle istotne dla podstawowego bezpieczeństwa. Kabel zasilający musi mieć 3-żyłowy przewód z uziemieniem.

Zielony przewód uziemiający należy podłączyć do metalowej skrzynki, a następnie poprowadzić do ramy silnika. Nie zaniedbuj ani nie ignoruj ​​używania bezpiecznika.

Sterowanie SCR vs Variac Control

Zmienna autotransformatory lub wariaki są niezwykle wytrzymałe i trwałe. Wyjście tych urządzeń ma niską impedancję, dlatego napięcie twornika zapewnia doskonałą regulację w kierunku zmian prądu obciążenia.

Obwód impulsowy SCR, z mniejszymi kątami przewodzenia, jest naturalnie raczej źródłem o wysokiej impedancji, a zatem ma gorszą regulację.

W konsekwencji sterowniki silników wykorzystujące SCR zawierać pętle opinii specjalnie zaprojektowane do nich, co sprawia, że ​​faza impulsów odpalania opiera się głównie na back-e.m.f. silnika, a także na regulacjach potencjometru sterującego.

Dobrze zaprojektowana pełnookresowa kontrola SCR jest rzeczywiście wyjątkowo dobra, jednak w rzeczywistości jest złożona z ich konstrukcją. W zakresie 1/3 koni mechanicznych zmienny obwód autotransformatora jest prosty, wydajny i łatwiejszy w montażu przez użytkownika.

W sytuacjach, gdy mechaniczne obciążenie silnika zmniejszyło bezwładność, czasami rozsądne jest pominięcie przełącznika „Run”, S2 i sterowanie wszystkim za pomocą przełącznika „Standby” S1.

Aktywne hamowanie może nadal w pewnym stopniu wykonywać swoją pracę z powodu nadwyżki strumienia magnetycznego w uzwojeniu pola silnika.

Wszędzie tam, gdzie jest to możliwe, zapewnia brak niezawodności w trybie czuwania, wszystko jest wyłączane aż do włączenia głównego wyłącznika S1.

Jeśli silnik wymaga odwrócenia, wystarczy skonfigurować d.p.d.t. przełącznik, przymocowany krzyżowo do operacji, w poprzek zasilania twornika i twornika.