Estabilizador de velocidade do motor do coletor. Esquema, descrição

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Os motores coletores com excitação independente são amplamente utilizados em acionamentos elétricos de vários mecanismos. Eles criam um torque significativo, permitindo que você altere a velocidade do eixo de zero para a velocidade máxima de operação. O autor do artigo proposto conseguiu fazer um dispositivo relativamente simples para ajustar manualmente a velocidade de rotação desse motor elétrico, mantendo-o automaticamente constante com mudanças na tensão de alimentação e carga mecânica no eixo.

Os dispositivos de controle para motores elétricos coletores com excitação independente se enquadram em dois grupos principais: controladores de largura de pulso e controladores de fase. Este último provou ser mais confiável. No entanto, produtos industriais desse tipo são construídos de acordo com esquemas muito complicados. A análise mostrou que eles podem ser significativamente simplificados sem comprometer as características técnicas. O estabilizador proposto e o controlador de velocidade são projetados para motores KPA-563, KPK-564 e similares com potência de 90 ... 120 W a uma tensão de alimentação de até 42 V.

O diagrama do dispositivo é mostrado na figura.

(clique para ampliar)

Uma tensão pulsante é aplicada ao motor elétrico M1, obtida usando uma ponte de diodo VD1 - VD4 de um 36 ... 42 V alternado. O circuito VD6C2 transforma a tensão pulsante em uma tensão constante, que é alimentada ao microcircuito DA9 através de um estabilizador de tensão no diodo zener VD1 e no transistor VT1. O LED HL1 serve como um indicador de inicialização.

Do diodo zener VD10, a tensão exemplar é removida para circuitos de estabilização e regulação. A velocidade necessária é definida por um resistor variável R12, que altera a tensão aplicada à entrada não inversora do amplificador operacional DA1 por meio do filtro R15C5R16. Aqui é somado com a tensão de realimentação atual. Este último é removido do resistor R3, conectado em série ao circuito de armadura do motor M1 e alimentado na entrada do amplificador operacional através de um divisor de tensão R5R8 e um filtro R3C4R13. Os elementos R6, VD7, VD8 limitam a tensão de realimentação da corrente durante sobrecargas do motor.

Na entrada inversora do amplificador operacional DA1, a tensão de referência fornecida pelos resistores R19 e R20 é somada à tensão que é removida da armadura do motor M1 e alimentada ao amplificador operacional através dos resistores R14, R21, R22.

Op-amp DA1 é conectado de acordo com o esquema de um amplificador integrador, cujo coeficiente de transmissão e constante de tempo determinam as características do sistema de estabilização como um todo. A tensão de saída do amplificador operacional controla o modelador de pulso no transistor unijunção VT2. O ângulo de abertura do trinistor VS1 e o valor médio da corrente que flui através do enrolamento da armadura do motor M1 dependem de sua duração. Optoacoplador U1 isola os circuitos de controle dos circuitos de potência.

O dispositivo usava capacitores C1 - MBGO ou MBGCH, C2, C4, C5, C9 - K50-35, C7, C10 - série K73, C3, C6, C8 - cerâmica de pequeno porte; resistores R2 - C5-16, R15, R19, R22 - SP5-2, R12 - PPB-1V, o restante - MLT. Ao substituir KR140UD1B por outro amplificador operacional, por exemplo, K140UD6, deve-se levar em consideração suas diferenças no propósito das conclusões e parâmetros dos circuitos de correção

Para ajustar o estabilizador, é necessária uma fonte de tensão CA ajustável de 36 ... 42 V. Além disso, é necessário poder controlar a velocidade do eixo do motor quando a carga mecânica sobre ele muda.

Um sensor de velocidade simples e conveniente é uma cabeça de microfone convencional montada a uma distância de alguns milímetros de um eixo no qual é fixado um pequeno ímã permanente. Os pulsos introduzidos no enrolamento da cabeça podem ser observados na tela do osciloscópio e sua frequência pode ser medida com um medidor de frequência. Uma carga mecânica variável no eixo é criada pressionando um pedaço de borracha densa contra ele. Este método é adequado para motores de até 200 W.

Começando a estabelecer, em vez de um resistor constante R5, é instalado um resistor de ajuste com valor nominal de 470 Ohms. O motor do resistor variável R12 é transferido para a posição correspondente à resistência mínima. Ligando a energia, o resistor de compensação R19 consegue uma parada completa do motor. Então, com um resistor de ajuste R15, o motor é forçado a começar a girar a uma velocidade mínima.

Em seguida, o motor do resistor variável R12 é colocado na posição intermediária e, após aguardar a aceleração do motor a uma velocidade constante, seu eixo é carregado mecanicamente. Ao alterar a resistência do resistor R5, é alcançada uma dependência mínima da velocidade da carga. Agora o resistor de ajuste pode ser substituído por uma constante da resistência desejada.

O resistor de ajuste R22 é ajustado para uma posição na qual a rotação do motor permanece quase constante quando a tensão de alimentação muda de 10 ... 20%. Em seguida, a resistência do resistor R12 é novamente reduzida ao mínimo e o resistor de ajuste R19 define a velocidade de rotação igual ao limite inferior do intervalo de controle especificado. Isso completa a estabilização do estabilizador.

Autor: V.Tushnov, Lugansk, Ucrânia

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