Typy a provedení regulátorů otáček pro kolektorové motory » Info pro elektrikáře

Komutátorové motory lze často nalézt v domácích elektrických spotřebičích a elektrickém nářadí: pračka, bruska, vrtačka, vysavač atd. Což není vůbec překvapivé, protože komutátorové motory umožňují získat vysoké otáčky a vysoký točivý moment (včetně vysokého rozběhového momentu ) – což je to, co potřebujete pro většinu elektrického nářadí.

V tomto případě mohou být komutátorové motory napájeny jak stejnosměrným proudem (zejména usměrněným), tak střídavým proudem z domácí sítě. K řízení rychlosti rotoru komutátorového motoru se používají regulátory otáček, o kterých bude řeč v tomto článku.

Nejprve si připomeňme konstrukci a princip činnosti komutátorového motoru. Komutátorový motor nutně obsahuje tyto části: rotor, stator a spínací jednotku kartáč-kolektor. Když je na stator a rotor přivedena energie, jejich magnetická pole začnou interagovat a rotor se nakonec začne otáčet.

Energie je do rotoru přiváděna přes grafitové kartáče, které těsně přiléhají ke komutátoru (k lamelám komutátoru). Pro změnu směru otáčení rotoru je nutné změnit fázování napětí na statoru nebo na rotoru.

Vinutí rotoru a statoru mohou být napájena z různých zdrojů nebo mohou být zapojena paralelně nebo sériově. Tím se liší komutátorové motory paralelního a sériového buzení. Jsou to sériově buzené komutátorové motory, které lze nalézt ve většině domácích elektrických spotřebičů, protože takové zařazení umožňuje získat motor odolný proti přetížení.

Když už mluvíme o regulátorech otáček, nejprve se zaměříme na nejjednodušší tyristorový (triakový) obvod (viz níže). Toto řešení se používá u vysavačů, praček, brusek a vykazuje vysokou spolehlivost při provozu ve střídavých obvodech (zejména z domácí sítě).

Tento obvod funguje zcela jednoduše: při každé periodě síťového napětí se kondenzátor nabíjí přes odpor na odblokovací napětí dinistoru připojeného k řídicí elektrodě hlavního vypínače (triaku), načež se triak otevře a předá proud do zátěži (ke komutátorovému motoru).

Úpravou doby nabíjení kondenzátoru v řídicím obvodu otevírání triaku se reguluje průměrný výkon dodávaný do motoru a podle toho se upravuje rychlost. Jedná se o nejjednodušší regulátor bez proudové zpětné vazby.

Obvod triaku je podobný běžnému stmívači pro nastavení jasu žárovek v něm není zpětná vazba. Pro zajištění proudové zpětné vazby, například pro udržení přijatelného výkonu a zabránění přetížení, je nutná další elektronika. Pokud ale vezmeme v úvahu možnosti z jednoduchých a přímočarých obvodů, pak po triakovém obvodu následuje reostatický obvod.

Obvod reostatu umožňuje efektivně regulovat rychlost, ale vede k odvodu velkého množství tepla. To vyžaduje radiátor a efektivní odvod tepla, což ve výsledku znamená energetické ztráty a nízkou účinnost.

Efektivnější jsou regulační obvody založené na speciálních tyristorových řídicích obvodech nebo alespoň na integrovaném časovači. Spínání zátěže (komutátorového motoru) na střídavý proud je prováděno výkonovým tranzistorem (nebo tyristorem), který se během každé periody sinusoidy sítě jednou nebo vícekrát otevře a zavře. Tím se reguluje průměrný výkon dodávaný do motoru.

Přečtěte si více

Vázání na karty Renault Megane II - Besedka - AutoMasters PORTAL

Řídicí obvod je napájen stejnosměrným napětím 12 V z vlastního zdroje nebo ze sítě 220 V přes zhášecí obvod. Takové obvody jsou vhodné pro řízení výkonných motorů.

Principem regulace stejnosměrnými mikroobvody je samozřejmě PWM – pulzně šířková modulace. Tranzistor se například otevírá s přesně stanovenou frekvencí několika kilohertzů, ale délka otevřeného stavu je regulována. Takže otáčením rukojeti proměnného odporu se nastavuje rychlost otáčení rotoru komutátorového motoru. Tato metoda je vhodná pro udržování nízkých otáček komutátorového motoru pod zatížením.

Lepší ovládání je regulace stejnosměrného proudu. Když PWM pracuje na frekvenci asi 15 kHz, nastavení šířky impulsu řídí napětí při přibližně stejném proudu. Řekněme, že úpravou konstantního napětí v rozsahu od 10 do 30 voltů získají různé rychlosti při proudu asi 80 ampér, čímž dosáhnou požadovaného průměrného výkonu.

Pokud chcete vyrobit jednoduchý regulátor pro komutátorový motor vlastníma rukama bez zvláštních požadavků na zpětnou vazbu, můžete si vybrat tyristorový obvod. Potřebujete pouze páječku, kondenzátor, dinistor, tyristor, pár rezistorů a vodiče.

Pokud potřebujete kvalitnější regulátor se schopností udržovat stabilní otáčky při dynamické zátěži, podívejte se blíže na regulátory na mikroobvodech se zpětnou vazbou, které dokážou zpracovat signál z tachogenerátoru (snímače otáček) komutátorového motoru, jak je implementováno, například v pračkách.