Реостат для электродвигателя

Реостат для электродвигателя

"Радиолюбитель", №1, февраль, 1925 год, стр. 15

Самодельный реостат накала

Ш.- Мр.

Для осуществления ламповой схемы любителю придется изготовить реостат накала, назначение которого — изменять напряжение тока накаливающего нить лампы.

Сопротивление реостата должно быть порядка 6 ом для обыкновенных катодных ламп и 30 ом для так называемых микроламп (лампы с пониженной энергией накала).

Сопротивлением в 6 ом обладает кусок никкелиновой проволоки сечением 0,5 мм и длиной 4 метра. Вместо никкелиновой можно взять проволоку из реотана.

Разместив никкелиновую проволоку таким образом, чтобы она занимала сравнительно немного места и чтобы была возможность легко включать ту или иную часть ее длины — мы получаем реостат.

Рис. 1. Основание реостата.

Здесь мы приводим описание наиболее простой конструкции реостата, осуществление которой не представляет никакого затруднения для любителя и достигается при помощи самых простых инструментов. Весь материал, необходимый для изготовления реостата, найдется под рукой, купить придется только никкелиновую проволоку указанного выше сечения.

Продается она в любом электротехническом магазине, и метр ее стоит 3—5 коп.

Изготовляется реостат следующим образом.

Из деревянной дощечки толщиной 3—6 мм. и размерами приблизительно 95 x 100 мм. выпиливается лобзиком основание реостата такой формы, как указано на рис. 1.

С левой стороны основание делается шире на 5 мм, для того чтобы можно было выключать лампу передвижением ползушки реостата до упора m. В точках m и n помещают винты, служащие упорами, не позволяющими ползушке переходить крайние положения.

На это основание наматывается никкелиновая проволока. Необходимо разместить вышеуказанное количество проволоки так, чтобы витки ее не соприкасались друг с другом.

Для этой цели можно поступить следующим образом: прежде чем наматывать никкелиновую проволоку, следует предварительно намотать такое же количество суровых виток и разместить, их на всей длине, как на рис. 1.

После этого нужно отметить карандашем места, где нитка соприкасалась с обрезами доски (на закругленной и скошенной частях), и в этих местах сделать перочинным ножем прорезы, в которых затем, сняв нитку, легко будет уже разместить никкелиновую проволоку. В виду ломкости никкелиновой проволоки полезно, прежде чем наматывать, ее немного отжечь, раскалив докрасна и дав ей остыть, тогда она становится мягче и не так легко ломается.

Начальный конец проволоки закрепляется гвоздем или винтом в точке А рис. (1), другой конец в точке B. От последнего выводится медная проволочка, служащая контактом.

Далее следует изготовить ползушку, передвижением которой вводят в цепь то или иное количество витков проволоки реостата.

Лучше всего сделать ее из листовой латуни, толщиной 0,5 мм., вырезав из нее полоску длиной 110 мм. и шириной 12 мм.

Как сделать реостат

Рис. 2. Детали реостата.

Для того, чтобы ползушка пружинила, следует некоторое время латунную полоску проковать, не очень сильно, ударяя стальным молотком; наковальню может с успехом заменить утюг. После такой проковки полоске придают форму как показано на рис. (2-a). Загнутый под прямым углом конец ползушки, для того чтобы он легко скользил по проволоке должен быть закруглен и гладко зашлифован напильником с мелкой насечкой.

В местах, где должен проходить винт укрепляющий ползушку, пробиваются гвоздем две дыры и рассверливаются концом круглого напильника.

Если имеется дрель, то, понятно, для сверления следует воспользоваться ею.

Ползушка укрепляется в точке C рис. (1) на прокладке из фанеры. На эту прокладку предварительно кладется жестяная или латунная полоска, помеченная на рис. 2 буквой b.

Конец полоски укрепляется в точке Д винтом и от последного отводится медная проволочка, служащая вторым контактом реостата.

Полоска b не должна касаться проволоки реостата; для этой цели она имеет изгиб в виде колена, как это показано на рис. (2-b).

Ручка, вращающая ползушку, делается простой цилиндрической формы и вырезается из куска плотного дерева перочинным ножем (рис. 2-е).

Рис. 3. Реостат в собранном виде.

С нижней стороны ручки делается прорез глубиной 2—3 мм. и шириной, соответствующей ширине ползушки, для того, что-бы последняя была жестко связана с ручкой.

Ручка привинчивается винтом к основанию, который пропускается сквозь просверленные в ползушке отверстия.

Чтобы винт головкой не рассверливал ручку, под головку винта следует поместить шайбу из латуни или из жести.

Рис. 4. Укрепление реостата на панели.

После этого реостат готов и укрепляется к панели. Для этой цели его следует привинтить четырьмя винтами пропускаемыми с задней стороны реостата, в отверстия, просверленные по четырем углам основания.

Между реостатом и доской панели следует поместить четыре стойки, рис. (2-d), сделанные из катушки из под ниток, высотой 15 мм. Сквозь эти стойки должны быть пропущены винты.

Для помещения ручки реостата в панели делается соответствующих размеров круглая дыра, которую легко выпилить.

После того, как реостат укреплен к панели, в ручку, вращающую ползушку, втыкается стрелка из толстой проволоки и наносится на панели шкала, дающая возможность замечать наивыгоднейший накал лампы.

Этот реостат является одним из самых простых по своей конструкции. Он не требует для своего изготовления сложных инструментов (можно обойтись перочинным ножом, и в крайнем случае — лобзиком). При работе с микролампой придется намотать 6,5 метр. никкелиновой проволоки диаметром 0,3 мм. Об обращении с реостатом при работе с микролампой, а также о других конструкциях реостатов будет сказано в ближайших номерах журнала.

Комментарии

И.СЕМЕНОВ, 141980, Московская обл, г Дубна, ул Мира, 9/6 — 4, тел (096-221) 4-54-00

С вопросом регулировки оборотов приходится сталкиваться при работе с электроинструментом, приводом швейных машин и прочих приборов в быту и на производстве Регулировать обороты, просто понижая питающее напряжение, не имеет смысла — электродвигатель резко уменьшает обороты, теряет мощность и останавливается Оптимальным вариантом регулировки оборотов является регулирование напряжения с обратной связью по току нагрузки двигателя

В большинстве случаев в электроинструменте и других приборах применены универсальные коллекторные электродвигатели с последовательным возбуждением. Они хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе. Особенностью работы коллекторного электродвигателя является то, что при коммутации обмоток якоря на ламелях коллектора во время размыкания возникают импульсы противо-ЭДС самоиндукции Они равны питающим по амплитуде, но противоположны им по фазе. Угол смещения противо-ЭДС определяется внешними характеристиками электродвигателя, его нагрузкой и другими факторами. Вредное влияние противо-ЭДС выражается в искрении на коллекторе, потере мощности двигателя, дополнительном нагреве обмоток. Некоторая часть противо-ЭДС гасится конденсаторами, шунтирующими щеточный узел.

Рассмотрим процессы, протекающие в режиме регулирования с ОС, на примере универсальной схемы (рис 1). Резистивно-емкостная цепь R2-R3-C2 обеспечивает формирование опорного напряжения, определяющего скорость вращения электродвигателя.

При увеличении нагрузки скорость вращения электродвигателя падает, снижается и его крутящий момент. Противо-ЭДС, возникающая на электродвигателе и приложенная между катодом тиристора VS1 и его управляющим электродом, уменьшается. Вследствие этого напряжение на управляющем электроде тиристора возрастает пропорционально уменьшению противо-ЭДС. Дополнительное напряжение на управляющем электроде тиристора заставляет его включаться при меньшем фазовом угле (угле отсечки) и пропускать на электродвигатель больший ток, компенсируя тем самым снижение скорости вращения под нагрузкой. Существует как бы баланс импульсного напряжения на управляющем электроде тиристора, составленного из напряжения питания и напряжения самоиндукции двигателя. Переключатель SA1 позволяет при необходимости перейти на питание полным напряжением, без регулировки Особое внимание следует уделить подбору тиристора по минимальному току включения, что обеспечит лучшую стабилизацию скорости вращения электродвигателя

Вторая схема (рис 2) рассчитана на более мощные электродвигатели, применяемые в деревообрабатывающих станках, шлифмашинах, дрелях. В ней принцип регулировки остается прежним. Тиристор в данной схеме следует установить на радиатор площадью не менее 25 см2.

Для маломощных электродвигателей и при необходимости получить очень малые скорости вращения, можно с успехом применить схему на ИМС (рис 3). Она рассчитана на питание 12 В постоянного тока. В случае более высокого напряжения следует запитать микросхему через параметрический стабилизатор с напряжением стабилизации не выше 15В.

Регулировка скорости осуществляется путем изменения среднего значения напряжения импульсов, подаваемых на электродвигатель. Такие импульсы эффективно регулируют очень малые скорости вращения, как бы непрерывно "подталкивая" ротор электродвигателя. При высоких скоростях вращения электродвигатель работает обычным образом.

Весьма несложная схема (рис 4) позволит избежать аварийных ситуаций на линии железной дороги (игрушечной) и откроет новые возможности управления составами. Лампа накаливания во внешней цепи предохраняет и сигнализирует о коротком замыкании на линии, ограничивая при этом выходной ток.

Когда требуется регулировать обороты электродвигателей с большим крутящим моментом на валу, например в электролебедке, может пригодиться двухполупериодная мостовая схема (рис 5), обеспечивающая полную мощность на электродвигателе, что существенно отличает ее от предыдущих, где работала только одна полуволна питающего напряжения.

Диоды VD2 и VD6 и гасящий резистор R2 используются для питания схемы запуска. Задержка открывания тиристоров по фазе обеспечивается зарядом конденсатора С1 через резисторы R3 и R4 от источника напряжения, уровень которого определяется стабилитроном VD8 Когда конденсатор С1 зарядится до порога срабатывания однопереход-ного транзистора VT1, он открывается и запускает тот тиристор, на аноде которого присутствует положительное напряжение. Когда конденсатор разряжается, однопереходный транзистор выключается. Номинал резистора R5 зависит от типа электродвигателя и желаемой глубины обратной связи. Его величина подсчитывается по формуле

R5=2/Iм,

где Iм — эффективное значение максимального тока нагрузки для данного электродвигателя Предлагаемые схемы хорошо повторяемы, но требуют подбора некоторых элементов в зависимости от характеристик применяемого двигателя (практически невозможно найти подобные по всем параметрам электродвигатели даже в пределах одной серии).

Литература

1. Electronics Todays. Int N6
2. RCA Corp Manual
3. IOI Electronic Projects. 1977 p 93
5. G. E. Semiconductor Data Hand book 3. Ed
6 .Граф P. Электронные схемы. -М Мир, 1989
7. Семенов И. П. Регулятор мощности с обратной связью. — Радиолюбитель, 1997, N12, С 21.

Радиолюбитель 10/2000

Производить регулировку скорости вращения вала коллекторного электродвигателя, имеющего малую мощность, можно подсоединяя последовательно в электроцепь его питания резистор.

5 схем сборки самодельного светорегулятора

Но данный вариант создает очень низкий КПД, и к тому же отсутствует возможность осуществлять плавное изменение скорости вращения.

Основное, что этот способ временами приводит к полной остановке электродвигателя при низком напряжении питания. Регулятор оборотов электродвигателяпостоянного тока, описанные в данной статье, не имеют эти недостатки. Данные схемы можно с успехом применять и для изменения яркости свечения ламп накаливания на 12 вольт.

Описание 4 схем регуляторов оборотов электродвигателя

Первая схема

На транзисторе VT1 (однопереходном) реализован генератор пилообразного напряжения (частота 150 Гц). Операционный усилитель DA1 играет роль компаратора, создающего ШИМ на базе транзистора VT2. В результате получается ШИМ регулятор оборотов двигателя.

Изменяют скорость вращения переменным резистором R5, который меняет длительность импульсов. Так как, амплитуда ШИМ импульсов постоянна и равна напряжению питания электродвигателя, то он никогда не останавливается даже при очень малой скорости вращения.

Вторая схема

Она схожа с предыдущей, но в роли задающего генератора применен операционный усилитель DA1 (К140УД7).

Этот ОУ функционирует как генератор напряжения вырабатывающий импульсы треугольной формы и имеющий частоту 500 Гц. Переменным резистором R7 выставляют частоту вращения электродвигателя.

Третья схема

Она своеобразная, построена на она на популярном таймере NE555. Задающий генератор действует с частотой 500 Гц. Ширина импульсов, а следовательно, и частоту вращения двигателя возможно изменять от 2 % до 98 %.

Слабым местом во всех вышеприведенных схемах является, то что в них нет элемента стабилизации частоты вращения при увеличении или уменьшении нагрузки на валу двигателя постоянного тока. Разрешить эту проблему можно с помощью следующей схемы:

Как и большинство похожих регуляторов, схема этого регулятора имеет задающий генератор напряжения, вырабатывающий импульсы треугольной формы, частота которых 2 кГц. Вся специфика схемы — присутствие положительной обратной связи (ПОС) сквозь элементы R12,R11,VD1,C2, DA1.4, стабилизирующей частоту вращения вала электродвигателя при увеличении или уменьшении нагрузки.

При налаживании схемы с определенным двигателем, сопротивлением R12 выбирают такую глубину ПОС, при которой еще не случаются автоколебания частоты вращения при изменении нагрузки.

Детали регуляторов вращения электродвигателей

В данных схемах возможно применить следующие замены радиодеталей: транзистор КТ817Б — КТ815, КТ805; КТ117А возможно поменять КТ117Б-Г или 2N2646; Операционный усилитель К140УД7 на К140УД6, КР544УД1, ТL071, TL081; таймер NE555 — С555, КР1006ВИ1; микросхему TL074 — TL064, TL084, LM324.

При использовании более мощной нагрузки, ключевой транзистор КТ817 возможно поменять мощным полевым транзистором, например, IRF3905 или ему подобный.

Радиоаматор, 4/2008

Наконец, начали «доходить» руки до самодельного точильного станка. В наличии был универсальный коллекторный электродвигатель УВ 051-Ц. Скорость его 7000 об/мин, что в двое больше, чем нужно для электроточила. Вдобавок, хотелось иметь регулировку оборотов (желательно с обратной связью). Пришлось собирать схему, которая отвечала всем запросам.

Итак, как я пришел к тому, что скорость нужно снизить вдвое. На точильных камнях, обычно, есть надпись на какой максимальной скорости они могут работать. Чаще всего – это 25-30 м/с. Чтобы рассчитать необходимое количество оборотов  электродвигателя для точильного станка – есть формула. Количество оборотов = (допустимые обороты на камне / диаметр точильного круга (в метрах) *3,14 )*60 секунд. Итого, максимальное количество оборотов электродвигателя для камня, который я приобрел = (25/0.15+3.14)*60, что приблизительно равно 3185 об/мин. Вывод: скорость 7000 об/мин электродвигателя УВ 051-Ц нужно снизить вдвое.

В результате поисков, наткнулся на простую схему регулятора оборотов коллекторного электродвигателя 220 вольт с обратной связью.

Самодельный балластный реостат

Информации по ней было не много, т.к., возможно, мало кто ее собирал, сомневаясь в ее работоспособности, видя насколько она примитивна. Я же ее собрал на кусочке монтажной платы, произвел отладку, убедился в работоспособности.

Теперь пересказ принципа действия схемы регулятора оборотов коллекторного электродвигателя с обратной связью. R1+R2+C1 – формирует опорное напряжение, задающее скорость вращения двигателя. В момент приложения нагрузки, скорость вращения падает, снижается крутящий момент. Возникающая в двигателе и приложенная между управляющим контактом и катодом тиристора противо-ЭДС уменьшается. Пропорционально уменьшению противо-ЭДС увеличивается напряжение на управляющем контакте тиристора. Такое увеличение напряжение заставляет тиристор срабатывать при меньшем фазовом угле, и в следствии, подавать на двигатель больший ток.

Тиристор нужно подбирать в зависимости от мощности электродвигателя. Мне хватило MCR100-8, в оригинальной схеме – КУ202Н. Под тиристор подбирается сопротивление резистора R3. Если тиристор КУ202Н – R3 можно не ставить. Диоды можно заменить на любые с аналогичными параметрами Д226, 1N4007 и т.д. С1 может быть в пределах 0,1-2uF, им устраняются рывки двигателя на малых оборотах. Конденсаторы с рабочим напряжением 250 вольт.

Страницы:

Необходимо авторизоваться, чтобы комментировать.

admin