Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока

Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока.
Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока относится к электротехнике и может быть использовано в качестве электропривода, преимущественно для переносных исполнительных механизмов, в любых отраслях народного хозяйства, например для бормашины в стоматологии, в переносных устройствах для сверления в нестационарных условиях и для граверных работ.
Известны устройства регулирования угловой скорости якоря электродвигателя либо изменением амплитуды управляющего напряжения, непрерывно подводимого к якорю, либо путем изменения времени, в течение которого подводится номинальное напряжение.
Наиболее близким по технической сущности является «Электропривод постоянного тока, по патенту РФ 2042258 МПК 6 Н 02 Р 5/418 от 18.05.93 года, который содержит коллекторный электродвигатель постоянного тока, силовой ключ, вьшрямительный мост, задатчик частоты вращения, стабилизатор напряжения. Дополнительно введены в электропривод второй вьшрямительпый мост, компаратор и делитель напряжения. Это устройство позволяет регулировать стабильность частоты вращения электродвигателя при питании его от сети перемеиного тока, преимущественно в бытовых условиях, где требуется плавное регулирование частоты вращения от нуля до максимальной.
Задачей предлагаемого технического решения является создание компактного, электробезопасного, экономичного устройства для установки необходимой частоты вращения электродвигателя постоянного тока и ее удержания, с тем чтобы можно было применять в переносных исполнительных механизмах, используемых в любых отраслях народного хозяйства, например в безрукавных бормашинах для применения в стоматологии в стационарных и нестационарных условиях.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока, состоящего из вьшрямительного блока, содержащего двухполупериодиый выпрямитель напряжения сети, импульсный преобразователь-.-,. с одновибратором запуска,
Н 02 Р 5/418
Выпрямительный блок О содержит каскады: 1- двухполупериодный выпрямитель сети 220V, 2 - гальваиически развязанный от каскада 1 импульсный преобразователь постоянного напряжения в импульсное 30 кГц с одновибратором запуска, 3 двухполупериодный вьшрямитель 30 кГц, 4 - педаль включения; регулируюпщй блок 10 содержит каскады: 5 - генератор частоты уцравляющих импульсов якоря электродвигателя, 6 - перестраиваемый генератор длительности управляющего импульса, 7 - стабилизатор напряжения 5V, 8 - усилитель постоянного тока с выходным каскадом, 9 - двигатель, И - каскад поддержания числа оборотов, 12 - каскад установки числа оборотов.
Устройство работает следующим образом.
Напряжение сети 220V, выпрямленное двухполупериодным выпрямителем сети 1 прикладывается к одновибратору запуска имнульсного преобразователя постоянного напряжения в импульсное с частотой 30 кГц - 2, гальванически развязанного с каскадом 1. Каскад 2 выдает импульс запуска на двзосполупериодный вьшрямитель 30 кГц - 3, после чего импульсный генератор начинает стабильно и уверенно генерировать импульсы, частота которых 30 кГц, равной длительности.
Между вьшрямительньш блоком О и регулирующим блоком 10 включена педаль 4, которая осуществляет подачу питающего напряжения на стабилизатор 7, усилитель постоянного тока 8 и двигатель 9.
В основу работы регулирующего блока положена зависимость числа оборотов якоря двигателя постоянного тока 9 от длительности импульсов управляющего напряжения приложенного к якорю двигателя.
Изменение длительности импульсов осущестЕиш ш(„.за.„сает .шзрииатедьной
обратной связи по напряжению, причем в качествеу- используется
электродвижущая сила, развиваемая обмоткой якоря в поле постоянного магнита возбуждения во время отсутствия управляющего напряжения на якоре после разгона якоря этим напряжением. В этот момент ЭДС двигателя работает генератором и развивает напряжение пропорциональное оборотам вращения якоря.
Предлагаемое решение позволяет иснользовать в промежутках между управляюпщми импульсами полученное ЕЯ для работы каскада поддержания числа оборотов 11, через каскад установки числа оборотов 12.
Это определяет работу перестраиваемого генератора длительности управляющего импульса 6 с увеличением напряжения длительность импульса мала. В момент пуска
уllL/itfSjmiUuld и rlwmyjlDV «
перестраиваемый генератор длительности управл51ющего импульса, стабилизатор напряжения, усилитель постоянного тока с выходным каскадом, двигатель, каскад поддержания числа o6opofOB; каскад установки числа оборотов, двухполупериодный импульсный вьшрямитель соединен с двигателем, каскад установки числа оборотов подключен к перестраиваемому генератору длительности управляющего импульса и к каскаду установки числа оборотов, который в свою очередь подключен к
перестраиваемому генератору длительности управляющего импульса.
Использование преобразователя сетевого напряжения в импульсное, требуемой для управления двигателем величины, позволяет сделать устройство компактным и электробезопасным, за счет наличия гальванической развязки. При этом обеспечивается стабильная работа всего устройства при значительных колебаниях напряжения в сети.
Такое устройство очень удобно применять в переносных исполнительных механизмах, используемых в любых отраслях народного хозяйства, например в безрукавных бормашинах для применения в стоматологии в стационарных и нестационарных условиях.позволяет
Выбранная высокая частота 30 кГц импульсного генератораувьшолнить его
малыми размерами, что обеспечивает портативность устройства.
Применение гальванически развязанного импульсного тока для питания двигателя постоянного тока позволяет увеличить цикл работы до 12 минут, а под нагрузкой до 7 минут, по сравнению с аналогами уже в несколько раз, что очень важно при работе бормашины.
Применение гальванической развязки от напряжения сети позволяет устройству работать при колебаниях сети от 160 по 240 V и обеспечивает электробезопасность при эксплуатации, что тоже очень важно в стоматологии.
Применение импульсного управления для поддержания требуемого момента врашения якоря, позволяет производить регулирование в большом диапазоне частот вращения электродвигателя путем изменения времени, в течение которого к якорю подводится номинальное напряжение, т.е. изменением длительности питающего импульсного напряжения каскада поддержания числа оборотов под действием ЕЯ амплитуды, ЭДС обмотки якоря двигателя (положительные полуволны) накапливаемого этим каскадом между рабочими импульсами тока возбуждения якоря.
Устройство для регулирования частоты вращения электродвигателя постоянного тока изображено на чертежах, где на фиг. 1 изображена блок-схема устройства, которое состоит из выпрямительного блока О и регулирующего блока 10.
ICOlf- l
двигателя, когда , длительность управдзпощего импульса максимальная, что способствует быстрому разгону якоря со значительным моментом вращения.
После нодачи напряжения питания через стабилизатор 7, на каскады 5, 6, устанавливается необходимый период следования порядка 0,25 мс.
Сформированный импульс генератора 6 прикладывается для управления к каскаду 8 усилителя постоянного напряжения, обеспечивая амплитуду управляющего импульса. Амплитуда управляющего импульса якоря постоянна.
Одновременно, с генератора длительности 6 сформированный импульс подается на каскад установки числа оборотов 12. Он исключает влияние управляющего импульса якоря двигателя 9, поступающего на каскад поддержания оборотов 11.
После прекращения отпирающего действия сформированного импульса генератором 6 управляющий импульс якоря двигателя прекращается. Якорь двигателя вращается по инернни, вырабатывая (генерируя) ЕЯ - ЭДС, полученное напряжение ЕЯ, только положительная составляющая генерируемого импульса, через каскад установки числа оборотов 12 и каскад поддержания оборотов 11, которые определят амплитуду и длительность управляющего импульса якоря двигателя поступают к генератору 6.
Удержание установленного числа оборотов обеспечивается отрицательной связью описанной выше, т.е. ЕЯ прикладывается через каскад установки числа оборотов 12 и каскад поддержания оборотов 11 к генератору 6.