Ελεγκτής ταχύτητας κινητήρα κλειστού βρόχου AC χρησιμοποιώντας Back EMF

Το άρθρο που παρουσιάζεται εδώ εξηγεί ένα πολύ απλό κύκλωμα ελεγκτή ταχύτητας κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος κλειστού βρόχου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο μονοφασικών στροφών κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος.

Το κύκλωμα είναι πολύ φθηνό και χρησιμοποιεί συνηθισμένα ηλεκτρονικά εξαρτήματα για τις απαιτούμενες υλοποιήσεις. Το κύριο χαρακτηριστικό του κυκλώματος είναι ότι είναι ένας τύπος κλειστού βρόχου, που σημαίνει ότι η ταχύτητα ή η ροπή του κινητήρα δεν μπορεί ποτέ να επηρεαστεί από το φορτίο ή την ταχύτητα του κινητήρα σε αυτό το κύκλωμα, αντίθετα η ροπή είναι έμμεσα ανάλογη προς το μέγεθος της ταχύτητας.

Λειτουργία κυκλώματος:

Αναφερόμενοι στο διάγραμμα κυκλώματος του προτεινόμενου ελεγκτή μοτέρ AC φάσης κλειστού βρόχου, οι σχετικές λειτουργίες μπορούν να γίνουν κατανοητές μέσω των ακόλουθων σημείων:

Για τους θετικούς μισούς κύκλους της εισόδου AC, ο πυκνωτής C2 φορτίζεται μέσω της αντίστασης R1 και της διόδου D1.

Η φόρτιση του C2 παραμένει έως ότου η τάση σε αυτόν τον πυκνωτή γίνει ισοδύναμη με την τάση προσομοίωσης zener της διαμόρφωσης.

Το κύκλωμα που συνδέεται με καλώδιο γύρω από το τρανζίστορ T1 προσομοιώνει αποτελεσματικά τη λειτουργία μιας διόδου zener.

Η συμπερίληψη του δοχείου P1 καθιστά δυνατή τη ρύθμιση της τάσης αυτής της «διόδου zener». Ακριβώς μιλώντας, η τάση που αναπτύσσεται κατά μήκος του Τ1 καθορίζεται κυριολεκτικά από την αναλογία μεταξύ των αντιστάσεων R3 και R2 + P1.

Η τάση απέναντι στην αντίσταση R4 διατηρείται πάντα ίση με τα 0,6 βολτ που είναι ίδια με την απαιτούμενη αγώγιμη τάση της βασικής τάσης του πομπού Τ1.

Επομένως, σημαίνει ότι η παραπάνω τάση zener πρέπει να είναι ίση με την τιμή που μπορεί να αποκτηθεί με την επίλυση της έκφρασης:

(P1 + R2 + R3 / R3) × 0,6

Λίστα ανταλλακτικών για το παραπάνω κύκλωμα ελεγκτή ταχύτητας κινητήρα AC κλειστού βρόχου

• R1 = 39Κ,
• R2 = 12Κ,
• R3 = 22Κ,
• R4 = 68Κ,
• P1 = 220K,
• Όλες οι δίοδοι = 1N4007,
• C1 = 0,1 / 400V,
• C2 = 100uF / 35V,
• T1 = BC547B,
• SCR = C106
• L1 = 30 στροφές σύρματος 25 SWG πάνω από μια ράβδο φερρίτη 3 mm ή 40 uH / 5 watt

Πώς τοποθετείται το φορτίο για έναν ειδικό λόγο

Μια προσεκτική έρευνα αποκαλύπτει ότι ο κινητήρας ή το φορτίο δεν εισάγονται στη συνήθη θέση αλλά μάλλον συνδέεται αμέσως μετά την SCR, στην κάθοδο του.

Αυτό προκαλεί μια ενδιαφέρουσα δυνατότητα να εισαχθεί με αυτό το κύκλωμα.

Η παραπάνω ειδική θέση του κινητήρα εντός του κυκλώματος εξαρτά τον χρόνο ενεργοποίησης του SCR από την πιθανή διαφορά μεταξύ του πίσω EMF του κινητήρα και της «τάσης zener» του κυκλώματος.

Αυτό σημαίνει απλώς ότι όσο περισσότερο φορτώνεται ο κινητήρας, τόσο πιο γρήγορα ενεργοποιείται το SCR.

Η διαδικασία προσομοιώνει αρκετά έναν τύπο λειτουργίας κλειστού βρόχου όπου οι ανατροφοδοτήσεις που λαμβάνονται με τη μορφή οπίσθιου EMF που παράγονται από τον ίδιο τον κινητήρα.

Ωστόσο, το κύκλωμα σχετίζεται με ένα μικρό μειονέκτημα. Η υιοθέτηση ενός SCR σημαίνει ότι το κύκλωμα μπορεί να χειριστεί μόνο 180 μοίρες ελέγχου φάσης και ο κινητήρας δεν μπορεί να ελεγχθεί σε όλο το εύρος ταχύτητας αλλά μόνο για το 50% αυτού.

Ένα άλλο μειονέκτημα που σχετίζεται με την φθηνή φύση του κυκλώματος είναι ότι ο κινητήρας τείνει να παράγει λόξυγκας σε χαμηλότερες ταχύτητες, ωστόσο καθώς αυξάνεται η ταχύτητα, αυτό το ζήτημα εξαφανίζεται εντελώς.

Η λειτουργία των L1 και C1

Τα L1 και C1 περιλαμβάνονται για τον έλεγχο των RF υψηλής συχνότητας που δημιουργούνται λόγω του γρήγορου τεμαχισμού φάσης από το SCR.

Χρειάζονται λιγότερα για να πούμε ότι η συσκευή (SCR) πρέπει να είναι τοποθετημένη σε κατάλληλο ψύκτρα για βέλτιστα αποτελέσματα.

Πίσω κύκλωμα ελεγκτή ταχύτητας EMF

Αυτό το κύκλωμα χρησιμοποιείται κυρίως για τον έλεγχο της σταθερής ταχύτητας των κινητήρων τραύματος μικρότερης σειράς, όπως βρίσκεται σε διάφορα ηλεκτρικά τρυπάνια χεριών κ.λπ. Η ροπή και η ταχύτητα ελέγχονται από το ποτενσιόμετρο P1. Αυτή η διαμόρφωση ποτενσιόμετρου καθορίζει πόσο λεπτά θα μπορούσε να ενεργοποιηθεί το triac.

Όταν η ταχύτητα του κινητήρα πέφτει ακριβώς κάτω από την προκαθορισμένη τιμή (με φορτίο συνδεδεμένο), τότε το EMF της πλάτης του κινητήρα μειώνεται. Ως αποτέλεσμα, η τάση γύρω από τα R1, P1 και C5 αυξάνεται έτσι ώστε το triac να ενεργοποιείται νωρίτερα και η ταχύτητα του κινητήρα τείνει να αυξάνεται. Ένα συγκεκριμένο ποσοστό σταθερότητας ταχύτητας επιτυγχάνεται με αυτόν τον τρόπο.