Регуляторы частоты вращения - однорежимный , всережимный и др. Регуляторы вращения двигателей


Регулятор оборотов электродвигателя: общие понятия и использование

Специалистам, работающим с электрическими инструментами, приводами для швейных машин, а также других приборов, задействованных в различных производственных и бытовых сферах, часто приходится сталкиваться с необходимостью регулировки оборотов.Проводить такую процедуру через понижение питания — не лучшая идея. При этом теряется мощность электродвигателя, он уменьшает скорость, в итоге останавливается.

Схема двигателя с внутренним ротором

Схема двигателя с внутренним ротором.

Поэтому лучшим вариантом для осуществления управления оборотами считается регулирование напряжения и оборотной связи током нагрузки в двигателе.

Общие понятия регулятора оборотов электродвигателя

Обычно в электрических приборах и инструментах применимы коллекторные двигатели универсального типа на последовательном возбуждении. Их работа отлично зарекомендовала себя при постоянном и переменном токе. К особенностям этого регулятора электродвигателя относят возникновение импульсов самоиндукции противоэлектродвижущей силы. Это происходит во время размыкания якорных обмоток, расположенных на ламелях коллектора, в случае их коммутации. Эти импульсы такие же, как питающие по амплитуде, а на фазе совершенно противоположны.

Направляющий угол, на который смещается противоэлектродвижущая сила, определен наружными свойствами электродвигателя, его нагрузкой и прочим. Негативное влияние состоит в следующем:

Типовая схема регулятора оборотов дрели

Типовая схема регулятора оборотов дрели.

  • теряется двигательная мощность;
  • появляется искра на коллекторе;
  • образуется нагрев обмотки сверх нормы.

Определенное количество противоэлектродвижущей силы погашается конденсаторами, шунтирующими узел.

Процессы, которые происходят при режиме регулятора с оборотной связью, можно представить таким образом. Опорное движение, определяющее скорость оборотов электродвигателя, строго формируется посредством резистивно-емкостной цепи.

Когда нагрузка увеличивается, крутящий момент понижается, а вместе с ним падает скорость оборотов. Уменьшается возникшая противоэлектродвижущая сила, которая была направлена между катодом и заправляющим электродом.

Это всегда сводится к возрастанию напряжения на тиристоре. Он запускается на уровне угла осечки и подает большее количество тока на электродвигатель, одновременно компенсируя понижение скорости оборотов.

Таким образом, напряжение по импульсу становится сбалансированным, что может сделать регулятор оборотов электродвигателя. С помощью нужного переключателя можно подать напряжение, не проводя дополнительную регулировку. Правильно подобранный тиристор с наименьшим током включения лучше стабилизирует скорость оборотов.

Вернуться к оглавлению

Использование регулятора вращения для двигателей различных мощностей

Описанный выше принцип действует также для двигателей с большими мощностями. Разница лишь в том, что установка транзистора производится на радиатор, общая площадь которого от 25 см² и более.

На оборудование с малыми мощностями применимо питание, уровень постоянного тока которого составляет 12 В. Это же действует и для получения низкой скорости. При воздействии высокого напряжения рабочая микросхема запитывается параметрическим стабилизатором, у которого максимум составляет 15 В. Причем скорость регулируется изменением усредненных значений импульсов, подаваемых на оборудование.

В случае если нужно отрегулировать обороты электродвигателя, на валу которого высокий крутящий момент, понадобится мощность на максимуме. Гасящий резистор и диоды обеспечивают запуск устройства питанием. Заряд конденсатора от источника осуществляет пофазную задержку открытия тиристоров.

Конденсатор заряжается до уровня, на котором срабатывает транзистор, и запускается тиристор с положительным напряжением на аноде. После разрядки конденсатора происходит выключение однопереходного транзистора. Тип электродвигателя и предполагаемая глубина обратной связи определяют номинал резистора.

moiinstrumenty.ru

Регуляторы частоты вращения.

Система питания дизельного двигателя


Регуляторы частоты вращения

Работа дизелей, оснащенных ТНВД плунжерного типа, характеризуется крайне неустойчивой частотой вращения. Во время работы машины нагрузка постоянно меняется и соответственно меняется нагрузка на двигатель. Характер изменения нагрузки может быть достаточно интенсивным: от резкого увеличения, например, при разгоне или движении на подъем (наброс нагрузки), до резкого снижения, например, при движении на спуске (сброс нагрузки). Так, при резком снижении внешней нагрузки дизеля частота вращения коленчатого вала увеличивается, что вызывает увеличение цикловой подачи топлива.

Это происходит вследствие сокращения времени прохождения плунжером окон втулки и соответственно сокращения количества вытесняемого топлива из надплунжерного пространства через эти окна. Кроме того, регулятор опережения впрыска топлива при увеличении оборотов корректирует начало подачи и, таким образом, обороты двигателя прогрессирующе возрастают. Данное явление тем более характерно, чем меньше активный ход плунжера. Возрастание цикловой подачи приводит к дальнейшему росту частоты вращения клеенчатого вала, и если нагрузка не увеличится, то это может привести к "разносу" двигателя (саморазрушению)

Увеличение внешней нагрузки двигателя и снижение вследствие этого частоты вращения коленчатого вала, наоборот, приводит к увеличению количества перетекающего топлива в окна втулки и соответственно к сокращению поданного количества топлива через штуцер к форсунке. Поэтому дизели при возрастании внешней нагрузки склонны к останову.

Водитель не всегда может среагировать на колебания нагрузки, поэтому данную функцию выполняют специальные следящие устройства – регуляторы частоты вращения, предназначенные для автоматического поддержания частоты вращения коленчатого вала в заданных пределах.

Регуляторы частоты вращения классифицируют:

  • по воздействию на орган управления – прямого и непрямого действия;
  • по поддержанию заданного режима – одно-, двух- и всережимные.

Регуляторы прямого действия воздествуют непосредственно на орган управления подачей топлива (рейку ТНВД или дроссельную заслонку карбюратора). Регуляторы непрямого действия воздействуют на них через дополнительную систему – электрический или гидравлический усилитель.

Однорежимные регуляторы поддерживают только один скоростной режим, чаще всего максимальный, не позволяя двигателю превышать предельно допустимые обороты и работать вразнос.

На автомобильных двигателях регуляторы должны ограничивать, как минимум, максимальную и минимальную частоты вращения коленчатого вала. Такие регуляторы называются двухрежимными. На отечественных дизелях используются всережимные регуляторы частоты вращения, которые автоматически поддерживают заданную водителем частоту вращения коленчатого вала на всем диапазоне нагрузок.

***

Всережимный регулятор частоты вращения

Всережимные регуляторы частоты вращения устанавливаются на двигателям марок «ЯМЗ», «КамАЗ», двигателе ММЗ Д-235.12 (автомобиль ЗИЛ-5301 «Бычок»).

На рисунке 1 приведена конструкция регулятора двигателя ЯМЗ-238 и схема его работы.

Данный регулятор устанавливается на заднем торце топливного насоса высокого давления (ТНВД). Ведущее зубчатое колесо 1 регулятора приводится во вращение от кулачкового вала топливного насоса через резиновые сухари 27, которые в ней установлены. Резиновые сухари поглощают ударные нагрузки при резком изменении частоты вращения. Ведомое зубчатое колесо 3 установлено в корпусе 4 на двух шариковых подшипниках.

Ведущее и ведомое зубчатые колеса образуют повышенную передачу с целью увеличения чувствительности регулятора. Ведомое зубчатое колесо изготовлено заодно с валиком, на который напрессована державка 5. На осях державки шарнирно закреплены два грузика 29, которые своими роликами упираются в торец муфты 26, которая через радиально-упорный подшипник и пяту 25 передает усилие силовому рычагу 19, подвешенному на оси 13.

Пята регулятора с помощью рычага 20 и тяги 11 связана с рейкой 6 топливного насоса, которая при расхождении грузиков перемещается в сторону уменьшения подачи топлива. В верхней части к рычагу 20 присоединена пружина 8, а в нижней части рычага запрессован палец 23, который входит в паз кулисы 24. Кулиса соединяется со скобой 21 останова двигателя через распложенную внутри кулисы пружину, предохраняющую механизм регулятора от чрезмерных усилий при выключении подачи топлива.

Пружина 14 регулятора одним концом соединена с рычагом 12, который жестко связан с рычагом 9 управления регулятором, а вторым – с двуплечим рычагом 15. Усилие пружины передается с двуплечего рычага на винт 16.

Регулятор работает следующим образом. При вращении кулачкового вала ТНВД и валика с державкой 5 центробежная сила грузиков 29 стремится развести их в стороны и через ролики 30 переместить муфту 26 с пятой 25 вправо. Этому препятствует пружина 14, которая тянет нижнее плечо рычага 15 вверх и через винт 16 и рычаг 19 отжимает пяту 25 влево. Таким образом, на муфту 26 и пяту действует две силы: направленная вправо центробежная сила грузиков и направленная влево сила, создаваемая пружиной 14.

При определенном натяжении пружины развивается частота вращения, при которой эти две силы взаимно уравновешиваются. Тогда все подвижные детали регулятора (грузики, муфта, пята, рычаги 15, 19 и 20, тяга 11), а также рейка 6 и плунжеры занимают положение, обеспечивающее работу двигателя с заданной частотой вращения.

Если нагрузка на двигатель уменьшится (например, при движении автомобиля под уклон), частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и увеличивающаяся сила грузиков передвигает муфту с пятой вправо (при этом пружина, натянутая водителем через рычаги 9 и 12, еще больше растянется). Пята повернет рычаг 20 по часовой стрелке, и тяга 11 выдвинет рейку из корпуса ТНВД, рейка повернет плунжеры, и подача топлива уменьшится, что приведет к уменьшению частоты вращения коленчатого вала двигателя.



Если нагрузка увеличится (автомобиль движется на подъем или по труднопроходимому участку местности), частота вращения коленчатого вала начнет падать и вместе с тем уменьшаться центробежная сила грузиков, а так как сила натяжения пружины заданная водителем остается неизменной, то ее усилия становится достаточно, чтобы передвинуть рейку ТНВД в сторону увеличения подачи топлива. В результате увеличения подачи топлива частота вращения коленчатого вала сохраняется и будет таким образом поддерживаться постоянной при заданном водителем через педаль управления положении рейки насоса.

Водитель может по своему усмотрению изменить частоту вращения коленчатого вала, а значит, и скорость движения автомобиля с помощью педали управления подачей топлива, установленной в кабине. При нажатии на педаль система тяг и рычагов перемещает тягу 28 влево, рычаг 9 поворачивает валик с рычагом 12 против часовой стрелки и сильнее натягивает пружину 14. Усилием пружины детали 15 и 19 перемещают пяту 25 и рычаг 20 влево, и рейка перемещается влево (в сторону увеличения подачи топлива), в результате чего частота вращения увеличивается.

Когда водитель освобождает педаль подачи топлива полностью, двигатель работает на режиме холостого хода. Натяжение пружины 14 регулятора на этом режиме регулируется винтами 16 и 17.

Чтобы заглушить двигатель, водитель должен вытянуть кнопку «стоп», расположенную в его кабине. Тогда трос, на конце которого закреплена кнопка, повернет скобу 21 с кулисой 24 в положение, показанное на рис. 2, б штрихпунктирной с двумя точками линией, а кулиса поворачивает рычаг 20 вокруг его оси, закрепленной в пяте 25. Нижний конец рычага 20 переместится влево, верхний конец его переместит рейку еще немного назад и подача топлива в цилиндры прекратится.

***

Регулятор ТНВД серии 33

Регулятор насоса серии 33 (двигатель КамАЗ-740) скомпонован в развале секций насоса (внешний вид регулятора КамАЗ-740 на рисунке в верху страницы). Привод вала регулятора – от вала насоса через три шестерни, ведущая из которых соединена с валом насоса через резиновые сухари. На валу регулятора отлита крестовина 2 (рис. 3), на котором шарнирно закреплены двуплечие рычаги с грузами 3. Одни из плеч рычагов упираются в муфту 4, а она – в промежуточный рычаг 5, управляющий верхней рейкой 1. Этот рычаг установлен на одном шарнире с главным рычагом 6, на который воздействует главная пружина 9. Рейка нижнего (левого) ряда перемещается коромыслом 18 в обратную сторону. Регулятор имеет корректор и пружину обогатителя. Работа этого регулятора (рис. 3, в) аналогична работе рассмотренного выше всережимного регулятора двигателя ЯМЗ-238.

***

Двухрежимный регулятор частоты вращения

Особенностью двухрежимного регулятора частоты вращения (рис. 2) заключается в том, что при работе дизеля на малых частотах вращения коленчатого вала грузики 6 уравновешиваются только внешней пружиной 2. Любое изменение частоты вращения нарушит равновесие между центробежной силой грузиков 6 и усилием пружины 2, что приведет к перемещению муфты 5 и рейки 4 в сторону увеличения или уменьшения подачи топлива. В результате частота вращения будет удерживаться в заданном диапазоне.

При переходе на режим частичных нагрузок водитель, воздействуя на педаль управления подачей топлива, увеличивает частоту вращения коленчатого вала. При этом грузики расходятся и, преодолевая сопротивление внешней пружины, доводят муфту 5 до соприкосновения с внутренней пружиной 3. Однако пружина 3 имеет значительную жесткость и установлена с предварительной деформацией, поэтому в дальнейшем регулятор исключается из работы, так как грузики не могут преодолеть совместное сопротивление двух пружин, а перемещение рейки ТНВД происходит непосредственно под воздействием водителя на педаль, систему тяг, рычага 1 и рейки 4. При достижении предельной частоты вращения центробежной силы грузиков становится достаточно для преодоления сопротивления пружин, и регулятор снова включается в работу. В результате муфта 5 и рейка 4 перемещаются в сторону уменьшения цикловой подачи топлива.

На рис. 4 показан двухрежимный регулятор частоты вращения, устанавливаемый на двигателе ЗИЛ-645. Регулятор обеспечивает устойчивую работу на холостом ходу при частоте вращения коленчатого вала 600…650 об/мин.

Регулятор имеет два цилиндрических пустотелых грузика 13, установленных на крестовине 14. Внутри каждого грузика находятся пружины: наружная пружина для ограничения частоты вращения холостого хода и внутренняя для ограничения максимальной частоты вращения; тарелки 20 пружин с регулировочной гайкой.

При неподвижном коленчатом вале грузики прижаты пружинами к крестовине. Во время вращения коленчатого вала грузики под действием центробежных сил расходятся, сжимая наружную пружину. При этом угловой рычаг 10 перемещает ползун 9 углового рычага влево, который при помощи оси 8 кулисы выдвинет рейку насоса вправо, уменьшая подачу топлива и ограничивая частоту вращения коленчатого вала.

Если частота вращения коленчатого вала станет меньше 650 об/мин, регулятор начнет задвигать рейку, увеличивая подачу топлива. Таким образом, на холостом ходу ползун непрерывно перемещается, вследствие чего изменяется подача топлива и поддерживается заданная частота вращения.

При достижении частоты вращения 2850 об/мин центробежная сила грузиков начнет преодолевать сопротивление пружин, под действием системы рычагов рейка перемещается, уменьшая подачу топлива и частоту вращения коленчатого вала. На этом режиме ползун также перемещается, в результате чего частота вращения составляет 2850…2950 об/мин. Между минимальным и максимальным значениями частоты вращения изменение подачи топлива осуществляется рычагом управления подачей топлива, связанным с педалью подачи топлива.

***

Система подачи воздуха, наддув и дымовой корректор



k-a-t.ru

Регулятор частоты вращения коленчатого вала дизельного двигателя

В отличие от бензинового двигателя дизельные двигатели не имеет во впускном трубопроводе дроссельной заслонки, позволяющей четко регулировать частоту вращения коленчатого вала за счет изменения подачи воздуха с одновременным изменением подачи топлива. У дизельного двигателя не существует положения управляющей рейки, которое бы позволило двигателю поддерживать определенную частоту вращения коленчатого вала двигателя без помощи регулятора. Например, при запуске холодного двигателя и его работе на холостом ходу, потери на трение кривошипно-шатунного, газораспределительного и других механизмов и приводимых от двигателя агрегатов начинают снижаться, а количество подаваемого топлива будет постоянным. При отсутствии регулятора частота вращения будет увеличиваться и может достичь критической точки, при которой может произойти разрушение двигателя.

Регуляторы частоты вращения коленча­того вала дизельного двигателя устанавливаются на насосе высокого давления и приводятся в действие от кулачкового вала. Его работа основана, как и в автоматической муфте опережения впрыска, на использовании центробежных сил. Например, при заданном положении педали управления подачи топлива и возникновении дополнительного сопротивления движению (на подъеме) частота вращения коленчатого вала двигателя будет уменьшаться, а скорость автомобиля падать. Чтобы ее поддержать на заданном уровне, необходимо повысить крутящий момент двигателя. Это может быть достигнуто увеличением количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры двигателя. Регулятор воспринимает снижение частоты вращения коленчатого вала и автоматически увеличивает подачу топлива насосом высокого давления, благодаря чему скорость автомобиля восстанавливается до заданного значения.

Аналогичным образом регулятор изменяет подачу топлива при уменьшении нагрузки на двигатель, только в этом случае управляющее воздействие регулятора сводится к уменьшению количества впрыскиваемого топлива. В результате при снижении нагрузки на двигатель происходит уменьшение скорости движения и доведение ее до заданного уровня. Таким образом, регулятор авто­матически изменяет подачу топлива при изменении нагрузки на двигатель и обеспечивает установку любого выбранного скоростного режима при отклонениях от него в пределах – 10…20%.

Различают двухрежимный и всережимные регулятора частоты вращения коленчатого вала.

Двухрежимный регулятор (типа RQ) поддерживающий определенную частоту вращения коленчатого вала на режимах минимальной и максимальной частоты вращения коленчатого вала. Всережимный регулятор (типа RSV) поддерживает необходимую частоту вращения на всех режимах работы двигателя.

Всережимные регуляторы устанавливаемые на небольших высокооборотистых двигателях позволяют поддерживать частоту вращения коленчатого вала в пределах 6…10%.

В топливных насосах применяют регуляторы с различными принципами работы:

  • механические
  • пневматические
  • гидравлические
  • комбинированные

Для автомобильных двигателей наиболее широко при­меняют механические центробежные регуляторы и реже пневматические регуляторы.

Центробежный регулятор представляет собой систему, состоящую из вращающихся грузов, пружин и рычагов, связанных с рей­кой топливного насоса высокого давления, управляющей цикловой подачей топлива.

Двурежимный регулятор

В двухрежимных регуляторах механизм регулятора связан с рейкой насоса высокого давления при помощи дифференциального рычага, соединенного также и с тягой педали акселератора, которой управляет водитель. Основными элементами двухрежимного центробежного регулятора являются большие 4 и малые 3 грузы.Схема работы двухрежимного центробежного регулятора

Рис. Схема работы двухрежимного центробежного регулятора

Грузы свободно посажены на пальцы крестовины 1 и упираются лапками в скользящую муфту 5, также свободно установ­ленную на вращающемся валу 6 регулятора, связанном зубчатой передачей с валом топливного насоса. С противоположной стороны в скользящую муфту под действием слабой пружины 12, помещен­ной в стакане 13 и втулке 11, упирается основной (вильчатый) рычаг 7 регулятора. Этот рычаг соединен при помощи двуплечего рычага 8 с рейкой 9 топливного насоса высокого давления и тягой 14 педали акселератора. Сильная пружина 10, установленная на втулке 11, упирается в неподвижную стенку корпуса регулятора. Грузы со слабой пружиной и сильной пружинами образуют две последовательно действующие системы регулирования, в которых используется общий рычажный механизм.

Массы грузов и затяжку слабой пружины подбирают так, чтобы действующие на муфту составляющие центробежной силы грузов и силы пружины оказались равными, т.е. чтобы система была в равновесии при минимальной частоте вращения коленчатого вала. Педаль акселератора во время работы двигателя на холостом ходу с минимальной частотой вращения коленчато­го вала полностью отпущена и двуплечий рычаг находится в положении I. При самопроизвольном уменьшении частоты вращения коленчатого вала двигателя центробежная сила грузов уменьшается и пружина 12, от­клоняя вильчатый рычаг, перемещает рейку топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива. В случае самопроизвольного повышения частоты вращения коленчатого вала двигателя центробежная сила гру­зов увеличивается и муфта 5, отклоняя вильчатый рычаг и сжимая при этом пружину 12, перемещает рейку насоса в сторону уменьшения подачи топлива. Таким образом, одна система двухрежимно­го регулятора обеспечивает устойчивую работу дизеля при мини­мальной частоте вращения коленчатого вала на холостом ходу.

Массу грузов и затяжку сильной пружины подбирают так, чтобы равновесие системы обеспечивалось при максимальной частоте вращения коленчатого вала, допустимом для данного двигателя. Педаль акселератора при работе двигателя с максимальной частотой вращения коленчатого вала полностью нажата, и двуплечий рычаг находится в положении II. При этом большие грузы регулятора раздвигаются до упоров 2 и не изменяют своего положения, сжимая слабую пружину вильчатым рычагом настолько, что стакан 13 вдвигается до упора в торец втулки 11.

С дальнейшим увеличением частоты вращения коленчатого вала, которое может происходить при уменьшении нагрузки дизеля, цент­робежная сила грузов увеличивается и муфта 5, отклоняя вильчатый рычаг и сжимая при этом пружину 10, перемещает рейку насоса высокого давления в сторону уменьшения подачи топлива. Таким образом, вторая система двухрежимного регулятора огра­ничивает максимальную частоту вращения, не допуская его разноса, даже при его полной разгрузке.

На рисунке приведены скоростные характеристики дизеля с двухрежимным регулятором.Характеристики дизеля с двухрежимным регулятором

Рис. Характеристики дизеля с двухрежимным регулятором:Мкр – крутящий момент; Nе – мощность; n – частота вращения коленчатого вала

Кривые 1, 2 и 3 соответствуют различ­ным положениям педали акселератора. Участок n1…n2 регулирует­ся системой минимальной, а участок n3…n4 системой максималь­ной частоты вращения регулятора. В диапазоне между этими участками режим работы двигателя управляется только педалью ак­селератора без воздействия регулятора.

Центробежный регулятор всережимного типа

Центробежный регулятор всережимного типа также представляет собой систему, состоящую из вращающихся грузов, пружины и основного рычага, связанного с рейкой топливного насоса высокого давления, управляющей цикловой подачей топлива. Особенность регулятора этого типа заключается в отсутствии непосредст­венной связи рейки топливного насоса с педалью акселератора. На рисунке дана схема всережимного центробежного регулятора.Схема работы всережимного центробежного регулятора

Рис. Схема работы всережимного центробежного регулятора

На вра­щающемся валу 9 регулятора, который при помощи шестерен связан с кулачковым валом топливного насоса, закреплена крестовина 6. В проушинах крестовины на пальцах 7 установлены качающиеся грузы 8 с лапками, которые упираются в подвижную муфту 10, на­детую на вал регулятора. С другой стороны в муфту упирается ос­новной вильчатый рычаг 2, установленный на оси 11 и соединенный с пружиной 3 и рейкой 1 топливного насоса высокого давления. Другой конец пружины соединен с рычагом 4, жестко связанным общей осью с рычагом 5 управления регулятором, который размещен с наружной стороны корпуса регулятора.

Система находится в равновесии, когда составляющие центро­бежной силы вращающихся грузов и силы пружины, действующие на подвижную муфту, равны между собой. При повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя и связанного с ним вала регулятора, происходящем при уменьшении нагрузки, центробежная сила грузов увеличивается, заставляя их раздвинуться и переместить подвижную муфту, вильчатый рычаг и связанную c ним рейку топливного насоса в сторону уменьшения подачи топлива. В случае понижения частоты вращения, происходящем при увеличении нагрузки дизеля, центробежная сила грузов уменьшается и пружина, воздействуя на вильчатый рычаг, перемещает рейку топливного насоса в сторону увеличения подачи топлива. Частоту вращения изменяют натяжением пружины, связанной с рычагом управления регулятором, причем для повышения частоты вращения ко­ленчатого вала необходимо увеличить натяжение пружины.

На рисунке приведены скоростные характеристики дизеля с всережимным регулятором частоты вращения.Характеристики дизеля с всережимным регулятором

Рис. Характеристики дизеля с всережимным регулятором:Мкр – крутящий момент; Nе – мощность; n – частота вращения коленчатого вала

Каждому положению рычага управления регулятором соответствует определенная ветвь кривой – А1В1, А2В2 и т.д., характеризующая зависимость частоты вращения коленчатого вала от мощности и крутящего момента (на­грузки) двигателя в диапазоне от полной мощности, развиваемой при максимальной частоте вращения коленчатого вала, до холостого хода при минимальной частоте вращения коленчатого вала. Из рассмотре­ния характеристик видно, что при постоянном положении рычага управления регулятором частота вращения мало зависит от изменения мощности в широких пределах. Однако степень неравномерности увеличивается при уменьшении регулируемой частоте вращения и становится значительной (40…70%) при минимальной частоте вращения на холостом ходу. Это обусловливается постоянной жесткостью пружины и значительным уменьшением центробежной силы грузов при уменьшении частоты вращения вала регулятора.

Регуляторы принцип работы которых описан выше применяются на большинстве рядных ТНВД. На рисунке показан двухрежимный регулятор рядного ТНВД легкового автомобиля Мерседес.Двухрежимный регулятор

Рис. Двухрежимный регулятор:1 – вакуумная камера остановки двигателя; 2 – контргайка; 3 – вакуумная камера увеличения частоты вращения коленчатого вала двигателя; 4 – ограничительный винт количества топлива на минимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя; 5 – рычаг изменения подачи топлива; 6 – винт пружины регулятора; 7 – промежуточный рычаг; 8 – винт регулировки максимальной частоты вращения; 9 – центробежный регулятор; 10 – рейка; 11 – упорный рычаг; 12 – рычаг рейки

На режиме пуска вследствие максимального сближения грузов центробежного регулятора 9 рейка регулирования подачи топлива 10 через систему рычагов занимает положение полной подачи топлива.

При работе двигателя в режиме холостого хода, вследствие воздействия на рейку слабой пружины со стороны вертикального рычага и положения центробежных грузов, поддерживается стабильная частота вращения коленчатого вала.

В режиме частичной или полной нагрузки воздействие на рейку насоса осуществляется только от педали акселератора, которая связана системой тяг с рычагом изменения подачи топлива на регуляторе и регулятор частоты вращения в работе не участвует.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала во время торможения двигателем рейка насоса устанавливается в положение прекращения подачи. Если частота вращения коленчатого вала достигнет 5150 об/мин рейка устанавливается в положение прекращения подачи топлива, чем достигается ограничение максимальной частоты вращения, для предотвращения максимально допустимых нагрузок на двигатель.

ustroistvo-avtomobilya.ru

MirMarine - Регуляторы частоты вращения

Рис. 139. Регулятор двигателя 6ДР 30/50

Однорежимный регулятор двигателя 6 ДР 30/50 (рис. 139)—прямого действия — состоит из двух грузов 2, шарнирно закрепленных с помощью шарниров 3 на шестерне 1 распределительного вала и стянутых пружиной 5. Внутренние плечи грузов через штыри 4 воздействуют на муфту 15 и через упорный шарикоподшипник 14—на обойму 13. С другой стороны, обойма испытывает усилие сжатой пружины 12. Через рычаг 9 перемещение обоймы передается на пружинную связь 8. Тяга 6 топливных насосов связана через ролик с сектором рукоятки поста управления (на рис. 139 не показано).

При вращении за счет центробежной силы грузы расходятся и, преодолевая силу упругости пружины 12, перемещают обойму 13 вправо. Если частота вращения двигателя ниже предельной, то благодаря зазору h между внутренним торцом пружинной связи 8 и упором тяги 7 регулятор не оказывает влияния на положение тяги 6 топливных насосов. Когда частота вращения достигнет предельной, зазор h будет выбран и регулятор начнет воздействовать на топливную тягу, перемещая ее влево в направлении уменьшения подачи топлива.

Предельную частоту вращения, ограничиваемую регулятором, можно изменять величиной затяга пружины 12, что достигается поворотом маховика 11, перемещающего шпиндель 10.

Рис. 140. Регулятор двигателя 6Ч 24/36

Всережимный регулятор двигателя 6Ч24/36 (рис. 140) — прямого действия. В корпусе 12 в подшипниках вращается вертикальный вал 1, приводимый в движение через передаточные шестерни 20 и 2 от распределительного вала. Два груза 18 закреплены в крестовине на осях 19 и внутренними плечами, при помощи упоров 5, нажимают на втулку 4, свободно перемещающуюся вдоль вертикального вала 1. Перемещение втулки 4 через радиально-упорный подшипник 17 передается на муфту 5. С противоположной стороны муфта воспринимает усилие пружин 6, верхние концы которых упираются в тарелку 14. Закрепленный на муфте 5 направляющий стакан 16 через вилку и валик связан с рычагом 15, конец которого воздействует на тягу топливных насосов.

При возрастании частоты вращения грузы через втулку 4 и муфту 5 действуют на пружины 6, сжимая их. Направляющий стакан 16 поднимается и через рычаг 15 перемещает топливную тягу в направлении уменьшения подачи топлива. При повышении нагрузки, и, следовательно, понижении частоты вращения сила упругости пружин преодолевает центробежную силу грузов, направляющий стакан 16 опускается и рычаг 15 воздействует на рейку топливных насосов, увеличивая подачу топлива.

Частота вращения, которую регулятор должен поддерживать, задается изменением затяга пружин 6. Это достигается поворотом маховика 11 и с ним шестерни 13, которая поворачивает шестерню 7 с удлиненной втулкой. Шестерня 7 зафиксирована в корпусе и осевого перемещения не имеет. Расположенный внутри нее на резьбе шпиндель 10 при вращении шестерни 7 получает осевое перемещение, что изменяет затяг пружин 6.

Максимальная частота вращения, на которую можно настроить регулятор, ограничивается закрепленным на шпинделе установочным кольцом 9, минимальная частота вращения—регулировочным болтом 8.

Всережимно-предельный регулятор двигателя 7ДКРН 70/120 (рис. 141) — непрямого действия — приводится в движение через шестерню 6 вала топливных насосов. Шестерня 6 соединена со ступицей 5 регулятора через эластичную муфту 4. На ступице расположены грузы 7, внутренние плечи которых соединены с чекой 1 шпинделя 2. Под действием центробежных сил грузы 7 через чеку 1, шпиндель 2 и упорный шарикоподшипник 3 могут передвигать поршень 18 вправо. Давление на поршень уравновешивается пружинами, натяжение которых регулируется маховиком 17. При своем движении поршень 18 через ушко 16 и двуплечий угловой рычаг перемещает золотник 15, имеющий две отсечные кромки 11 и 12 (на рисунке поле золотника зачернено). Золотник 15 плотно входит в центральное отверстие поршня сервомотора 13 с удлиненной ступицей, который имеет окна, перекрывающиеся кромками 11 и 12 золотника. Через маслоподводящую трубу 14, кольцевой канал а и отверстия в ступице поршня 13 масло подводится под нижнюю отсечную кромку 12 золотника 15.

Рис. 141. Регулятор двигателя 7ДКРН 70/120

При возрастании частоты вращения двигателя центробежная сила грузов преодолевает силу упругости пружины и поршень 18, перемещаясь вправо, поднимает золотник 15. Через образующуюся щель между нижней кромкой 12 золотника и нижними кромками окон поршня 13 масло поступает в полость «в» и перемещает поршень 13 вверх. Масло из пространства над поршнем сливается по трубе 8. Поршень остановится, когда нижние кромки его окон совпадут с нижней кромкой 12 золотника, и поступление масла в полость «в» прекратится. При снижении частоты вращения золотник перемещается вниз, открывая щель между своей верхней кромкой 11 и верхними кромками окон поршня. Масло из полости «в» перетекает в пространство над поршнем, и он опускается. Движение поршня вниз прекратится, когда верхние кромки его окон совпадут с верхними кромками золотника. Таким образом, перемещение поршня сервомотора равно величине перемещения золотника, или, как говорят, поршень «следит» за золотником.

При своем движении вверх (в случае возрастания частоты вращения) поршень сервомотора 13 через толкатель 9 может воздействовать на ролик 19, сидящий на пальце 10 рычага 20, и поворачивать его по часовой стрелке. Это приведет к перемещению тяги 21 вниз и через поворотный валик и систему рычагов (на рисунке не показаны) — к уменьшению подачи топлива.

При нормальных условиях эксплуатации регулятор действует как предельный и управление подачей топлива производится маховиком, с поста управления. Если частота вращения меньше предельной, то между толкателем 9 и роликом 19 имеется зазор. По мере увеличения частоты вращения двигателя этот зазор уменьшается, и при достижении предельной частоты вращения толкатель упрется в ролик. Дальнейшее увеличение частоты вращения происходить не будет, так как поршень 13, поднимаясь вверх, станет опускать через рычаг 20 тягу 21 в сторону нулевой подачи.

При плавании судна на волнении регулятор включают по схеме всережимного. Для этого сначала уменьшают маховиком с поста управления количество подаваемого топлива и устанавливают между толкателем 9 и роликом 19 специальную проставку. Затем на посту управления увеличивают подачу топлива до номинального значения (по нагрузке) и несколько ослабляют маховиком 17 затяг пружин регулятора. Этим устанавливается пониженная частота вращения двигателя, которая поддерживается регулятором при плавании судна в штормовых условиях.

Рис. 142. Регулятор Р13М-2КЕ

Всережимный регулятор с ограничением по нагрузке и по задаваемым и фактическим оборотам Р13М-2КЕ (рис. 142) — непрямого действия разработан Центральным научно-исследовательским дизельным институтом (ЦНИДИ) и применяется в судовых установках с главными дизелями типа ДР 43/61-1 и ДР 30/50-3. Этот регулятор отвечает- всем требованиям, предъявляемым к регуляторам, используемым в системах дистанционного автоматизированного управления двигателями.

Основные узлы регулятора

Привод регулятора осуществляется посредством приводного валика 1, который передает вращение через шестеренную пару 2, упругую муфту 5 и верхнюю шестеренную пару чашке измерителя 6. Упругая муфта 5 служит для гашения резких колебаний частоты вращения, благодаря чему второй зубчатой шестерне верхней пары, выполненной заодно с чашкой 6, они не передаются.

Измерительное устройство представляет собой два груза 7, шарнирно закрепленных в чашке 6. Внутренние плечи грузов через упорную тарелку и упорный шарикоподшипник воздействуют на нижнюю тарелку пружины измерителя 8. Нижняя тарелка пружины соединена со шпинделем, проходящим свободно через сухарь 18. На верхнем конце шпинделя закреплена упорная тарелка 34, с помощью которой действует механизм ограничения нагрузки. К упорному шарикоподшипнику присоединен золотник 9 с двумя рабочими полями, проходящий через отверстие в ступице чашки 6.

Задающее устройство — пружина 8. При задании нового режима изменение затяга пружины осуществляется поворотом валика управления 24 через каретку 23 и сухарь 18.

Источник вспомогательной энергии — масляный насос, состоящий из шестеренной пары 2 и двух всасывающих и двух нагнетательных шариковых клапанов 3. Наличие двух пар клапанов обеспечивает работу регулятора при реверсе двигателя. Масло засасывается из ванны и подается по каналам в полость над поршнем сервомотора 10 к верхнему полю золотника 9 и в два аккумулятора 4 (на рисунке показан один). Каждый аккумулятор представляет собой цилиндр с подпружиненным поршнем, который при повышении давления масла выше 8 бар открывает сливное отверстие «а».

Гидравлический сервомотор состоит из цилиндра с поршнем 10, перемещение которого управляется золотником 9. (вверху на кольцевую площадь поршня непрерывно воздействует давление масла. При подъеме золотника 9 масло от насоса направляется под поршень 10 и поднимает его. При опускании золотника масло из-под поршня сливается в ванну, и за счет давления масла на верхнюю кольцевую площадь поршень опускается. Перемещение поршня 10 через продольный вал 11, пару конических полушестерен и поперечный вал 12 передается тяге 13, управляющей топливными насосами.

Жесткая обратная связь состоит из рычага на продольном валу 11, шатуна 15, ролика с валиком 16 и вильчатого рычага 17, который связан с сухарем 18, воздействующим на затяг пружины 8. Положение профильной части шатуна 15, соприкасающейся с роликом, можно изменять, чем достигается необходимая степень неравномерности (статическая ошибка) — от 0 до 6%. Регулируется степень неравномерности винтом с указателем 35, который при повороте червячной шестерни разворачивает эксцентрично сидящий на ее ступице правый конец шатуна 15. В результате этого под ролик подводится другой участок профиля шатуна.

Гибкая обратная связь состоит из цилиндра с поршнем изодрома 20, иглы 21, корректора 22 и масляной полости, образуемой каналами между поршнем 20, корректором 22 и золотником 9. Поршень 20 при помощи подпоршневой пружины постоянно прижат к пальцу 19 продольного вала 11. Игольчатым клапаном 21 регулируется время изодрома. В случае значительного возрастания давления (или разрежения) в полости изодрома корректор 22 сообщает ее с масляной ванной.

Механизм, ограничения нагрузки состоит из: углового рычага с плечами 32 и 33, толкателя 31, шестерен 28, 29, 30 и находящихся с ними в зацеплении секторов с указателями 25, 26, 27, а также сектора 14.

Каждое положение сектора 14, насаженного на продольный вал 11, соответствует определенной подаче топлива. Одновременно с изменением регулятором подачи топлива через сектор 14 поворачивается шестерня с указателем нагрузки 25. Эта шестерня посредством закрепленного на ней зубчатого сектора разворачивает шестерню 30, в ступицу которой упирается кольцевой бурт толкателя 31. Положение шестерни 30 всегда соответствует количеству подаваемого насосами топлива.

При изменении скоростного режима валиком 24 поворачивается каретка 23. Закрепленный на ней зубчатый сектор через валик с шестернями поворачивает вертикальный сектор с указателем 26. Одновременно через другой зубчатый сектор поворачивается шестерня 29, положение которой соответствует подаче топлива, допускаемой для данного скоростного режима. Стрелка указателя 26 показывает величину этой подачи.

Максимальная нагрузка, выше которой при любом скоростном режиме работа дизеля не допускается, задается определенным положением шестерни 28. Величину этой нагрузки показывает указатель 27, который закреплен на секторе, находящемся в зацеплении с шестерней 28.

Шестерня 29 свободно насажена на ступицу шестерни 28. У обоих этих шестерен на торцах, обращенных к шестерне 30, имеются выступы. Подобный выступ имеется на торце шестерни 30.

Работа регулятора при увеличении частоты вращения происходит следующим образом.

Грузы 7, преодолевая силу упругости пружины 8, поднимают золотник 9. Масло от насоса поступает в полость под поршнем сервомотора 10 и перемещает его вверх, за счет чего тяга 13 передвигается в направлении уменьшения подачи топлива. Одновременно поднимается поршень изодрома 20. В полости под этим поршнем, а значит и под золотником 9, создается разрежение, препятствующее перемещению золотника вверх. Этому может способствовать также и жесткая обратная связь (при степени неравномерности более 0%), которая через рычаг 17 несколько увеличивает затяг пружины 8. По истечении не которого времени (время изодрома) за счет перетекания масла через игольчатый клапан 21 давление в полости изодрома сравняется с атмосферным, и гибкая связь перестанет воздействовать на золотник 9.

К концу переходного режима золотник 9 займет исходное положение и перемещение поршня 10 прекратится. При нулевой степени неравномерности частота вращения восстановится до первоначального значения, при степени неравномерности более 0% — соответственно повысится .

В случае понижения частоты вращения регулятор будет действовать в обратном направлении, увеличивая подачу топлива. Если при этом нагрузка возрастет до значения, заданного механизмом ограничения, то шестерня 30, упираясь своим выступом в выступ соответствующей шестерни (28 или 29), начнет перемещаться вдоль своей оси влево и передвигать толкатель 31. Толкатель 31 через рычаг 32 и вильчатый рычаг 33 поднимет упорную тарелку 34. Это позволит грузам 7 поднять золотник 9 и направить масло под поршень сервомотора 10, который, перемещаясь вверх, будет передвигать тягу 13 в направлении уменьшения подачи топлива.

Похожие статьи

mirmarine.net

станок своими руками - Регуляторы частоты вращения двигателей

На этой странице есть несколько регуляторов частоты вращения двигателя

  Регулятор частоты вращения двигателя, стабилизирующий его скорость при изменении нагрузки, существенно повышает эксплуатационные возможности таких бытовых приборов, как электродрель, электропила, кухонный комбайн и г. д. Известен простой и эффективный однополупериодный регулятор коллекторного электродвигателя последовательного возбужде-ния, стабилизирующий скорость вращения за счет обратной связи по величине противо-ЭДС, возникающей на роторе двигателя и зависящей от его нагрузки. К сожалению, такому регулятору свойствен существенный недостаток — в нем используется высокочувствительный тиристор с током открывания менее 100 мкА. Подобрать ему замену практически невозможно. В публикуемой статье автор предлагает свой вариант схемотехнического решения регулятора, в котором сняты ограничения на параметры тиристора. Прежде чем перейти к описанию модернизированного регулятора электропривода, остановимся коротко на принципе действия простого регулирующего устройства [1].

 Регулятор частоты вращения двигателя   Его принципиальная схема приведена на рис, 1, Это — мост, левое плечо которого образовано делителем напряжения сети R1 — R2C1 --VD1, а правое--тиристором VS1 и двигателем М1. Управляющий переход тиристора включен е диагональ моста. Открывающий тиристор сигнал представляет собой сумму складывающихся в противофаэе сигналов; напряжения сети, устанавливаемого движком резистора R2f и противо-ЭДС с ротора электродвигателя- При неизменности напряжений мост сбалансирован и частота вращения двигателя также не меняется. Увеличение нагрузки на валу двигателя снижает его обороты и уменьшает соответственно величину противо-ЭДС, что приводит к разбалансу моста, В результате сигнал, поступающий на управляющий переход тиристора, возрастает, и в следующем положительном полупериоде он открывается с меньшей задержкой, увеличивая таким образом подводимую к двигателю мощность.

  В итоге снижение частоты вращения двигателя из-за увеличения нагрузки оказывается существенно меньшим, чем было бы при отсутствии регулятора. В данном случае регулирование получается весьма устойчивым, так как рассогласование устраняется в каждом положительном полупериоде сетевого напряжения. Более всего эффект стабилизации выражен при малой и средней частотах вращения двигателя. С повышением регулировочного напряжения на резисторе R2 и увеличением числа оборотов двигателя степень поддержания неизменной скорости двигателя ухудшается. Тиристор VS1 в регуляторе выполняет две функции; пороговую по сигналу рассогласования моста и силовую — по коммутируемому току через двигатель. Диоды VD1, VD2 обеспечивают однополупериодный режим работы устройства^ поскольку сравнение напряжений от резистора R2 и противр-ЭДС возможно только при отсутствии тока через двигатель. Конденсатор С1 в делителе напряжения сети расширяет зону регулирования в сторону малых скоростей, а конденсатор С2 в цепи управляющего электрода тиристора понижает чувствительность регулятора к искрению щеток двигателя.

  Однополупериодный режим двигателя приводит к снижению отдаваемой мощности. Для достижения максимальных мощности и скорости следует зашунтировать тиристор, нажав на кнопку SA1. В этом случае на двигатель будут подаваться обе полуволны сетевого напряжения. Как уже указывалось, основной недостаток рассмотренного регулятора состоит в необходимости использования высокочувствительного тиристора с током открывания менее 100 мкА, который практически нечем заменить. Введение транзисторного аналога тиристора позволяет снять ограничения на параметры открывания VS1 при сохранении тех же регулировочных характеристик. Установка стабилитрона в делитель напряжения сети понижает изменения скорости двигателя при колебаниях питающего напряжения.

 Регулятор частоты вращения двигателя

  Схема модернизированного регулятора представлена на рис, 2. Как и рассмотренное выше устройство, регулятор работает только при положительной полуволне сетевого напряжения. Напряжение рассогласования моста через диод VD2 и резистор R10 поступает к переходу база — эмиттер транзистора VT2, Чувствительность данного устройства и качество его регулирования выше, так как напряжение открывания транзисторов существенно меньше* чем у тиристоров. Ток управления по аналогии с регулятором, представленным на рис. 1, выбран равным 0,1 мА путем шунтирования перехода транзистора резистором R7. Если напряжение, поступающее с движка резистора R2, выше напряжения на роторе двигателя, то транзистор VT2 открывается и открывает VT1, Эти приборы образуют аналог тиристора и при включении формируют мощный импульс разрядного тока конденсатора СЗ, который через токоограничивающий резистор R9 поступает на управляющий электрод симистора VS1, Симистор включается, на двигатель подается напряжение, и число его оборотов увеличивается. Если же напряжение на резисторе R2 ниже, чем на роторе двигателя, симистор не включится, число оборотов сократится.

  Накопительный конденсатор СЗ заряжается от сети через резистор R5. Стабилитрон VD4 ограничивает напряжение на конденсаторе на уровне, несколько превышающем возможное напряжение открывания симисторов или тиристоров. Кроме того, стабилитрон исключает появление обратного напряжения на транзисторах усилителя. Конденсатор С4, помимо снижения помех от искрения щеток двигателя, выполняет функцию интегрирования в цепи обратной связи. Увеличение его емкости повышает устойчивость регулятора, что бывает нужно в случае плохого контакта щеток, сопровождающегося их сильным искрением, или при установке предельно малых скоростей, когда может возникнуть так называемое "качание" оборотов. Однако следует помнить, что с увеличением емкости конденсатора С4 динамические характеристики привода ухудшаются и качество стабилизации скорости снижается. Постоянная цепи R5C3 такова, что конденсатор СЗ заряжается быстрее заряда конденсатора C4. Это сделано для того, чтобы в любой возможный момент открывания транзистора VT2 на конденсаторе СЗ уже присутствовало рабочее напряжение, необходимое для выработки пускового импульса. Иногда такое условие может быть нарушено при резком разбалансе моста — при заторможенном двигателе (низкое сопротивление ротора) и максимальном напряжении на движке резистора R2 (большой открывающий ток с делителя). В результате транзисторы открываются до завершения зарядки конденсаторе СЗ, напряжение на нем отсутствует, импульс разрядного тока не формируется. Ток, протекающий через резистор R5, достаточен для удержания открытого состояния транзисторов, но мал для включения симистора, и поэтому двигатель не вращается. Подобную возможность можно расценить как положительную, поскольку в этом случае и при заклинивании привода двигатель отключается, Если же она нежелательна, ее устраняют некоторым снижением сопротивлений резисторов R5 — R7 и (или) повышением сопротивления резистора R1. Величина и форма напряжения на резисторе R2 практически не зависят от изменения сетевого напряжения благодаря наличию ограничителя R4 — VD1. В результате колебания питающего напряжения не приводят к нестабильности устанавливаемого фазового угла открывания симистара. Существенно снижается и нестабильность по напряжению сети устанавливаемой скорости двигателя. При неизменном фазовом угле скорость меняется только за счет изменения амплитуды напряжения на двигателе.

  Особенность описываемого регулятора заключается в применении симистора. Дело в том, что коммутация максимальной скорости замыканием цепи «анод-катод» предполагает наличие контактов SA1 мгновенного действия с достаточной разрывной мощностью. При ином исполнении контактов в них может возникать искрение или электрическая дуга. Последняя крайне нежелательна, так как приводит к подгару контактов и печатной платы и, следовательно, пожароопасна. Симис-тор позволяет перенести коммутацию в цепь управляющего электрода, что полностью исключает искрение в контактах, упрощает их конструкцию и привязку к регулировочному резистору R2. При регулировании симистор работает как тиристор, а при замыкании контактов пропускает на двигатель переменный ток. Транзисторы во время открытого состояния симистора блокируются и не функционируют. Показанное на схеме регулятора включение статарной и роторной обмоток оптимально для двигателей с раздельно выведенными концами обмоток. При применении двигателей с внутренним соединением роторной и статорной обмоток их подключают на место показанной на схеме роторной обмотки, а цепь статорной обмотки заменяют перемычкой. Однако из-за наличия статорной обмотки в цепи обратной связи последний вариант регулятора имеет несколько худшие характеристики регулирования скорости. Конденсаторы С2, С6 устраняют помехи, а цепочка R11C5 подавляет искрение щеток. Резистор R1 ограничивает пределы регулирования открытого состояния симистора началом положительного полупериода. При возрастании нагрузки на валу про-тиво-ЭДС двигателя дополнительно сдвигает момент отпирания симистора к началу полупериода относительно положения, задаваемого регулировочным резистором R2 на холостом ходу. Если резистор R1 был выбран на холостом ходу, та под нагрузкой противо-ЭДС как бы переносит момент открывания симистора за начало полупериода. В результате он открывается через период и возникает «провал-(уменьшение) скорости в верхнем положении движка резистора R2, Это явление устраняется увеличением сопротивления резистора R1.

 Диаграммы   Во время разработки регулятор испытывался с различными коллекторными электродвигателями: ДК77 (для бытовых электроприборов и электроинструмента), МШ-2 (для швейных машин) и даже с двигателем параллельного возбуждения СЛ261М. Управление такими существенно различными двигателями не потребовало внесения каких-либо изменений в регулятор. При использовании двигателя с параллельным возбуждением следует иметь в виду, что его статорная обмотка должна запитываться от отдельного внешнего источника и притом до подачи напряжения через регулятор на якорь.

  Возможности регулятора иллюстрируют нагрузочные характеристики (сплошной линией без VD1, штриховой с VD1), снятые с двигателем ДК77-280-12 при устанавливаемой на холостом ходу скорости 1500 об/мин и различном напряжении сети (рис, 3). Этот двигатель мощностью 400 Вт при скорости 1200 об/мин легко тормозится положенной на его вал рукой вплоть до полной остановки в том случае, если питание на чего подавать через автотрансформатор, устанавливая на холостом ходу ту же скорость 1500 об/мин.

  При незначительном усложнении относительно прототипа регулятор совершенно некритичен к разбросу параметров элементов. В качестве симисторов применимы ТС, ТС2, 2ТС112иТС106 на токи 6,3-10-16 А, а также КУ208Г или 2У208Гна 5 А. Можно также использовать тиристоры КУ201Л, 2У201Л, КУ202Н-М, 2У202Н-М, КУ228И и другие при условии установки замыкателя по цепи «анод-катод». Необходимость теплоотвода определяется величиной тока нагрузки. Транзисторы должны допускать ток не ниже 250 мА и напряжение не менее 15В, Функции VT1 могут выполнять КТ350А, КТ209 (А-М), КТ501А, КТ502А (Б-Е), КT661A, КТ681А и другие, a VT2 -- КT503A (Б-Е), КТ645А, КТ660А (Б), КТ684А (Б) и другие с аналогичными характеристиками. Диоды могут быть на ток не ниже 10 мА и напряжение не менее 400 В —КД105(Б-Г), КД209 (А-В), КД221 (В-Г), КД226 (В-Д), Д209,Д210,Д211,Д226,Д237(Б-В). Стабилитрон VD1 подойдет на напряжение стабилизации 120...180 В (КС630А, КС650А, KC680A, 2C920A, 2C950A, 2С980А) и может быть заменен цепочкой последовательно включенных маломощных стабилитронов на суммарное напряжение 150 В. Стабилитрон VD4 — любой маломощ-ный с напряжением стабилизации 9...11 В, кроме термокомпенсированных. Конденсаторы С1—С4 — керамические КМ, КМ-6, К10-17 или пленочные К73-17. Конденсаторы С5, С6 - К73-17 с номинальным напряжением 630 В (конденсаторы иных типов и К73-17 на меньшее номинальное напряжение использовать нельзя). Постоянные резисторы — МЛТ или любые другие. Резистор R2 — РП1-64А, он может быть заменен любым непроволочным переменным резистором с линейной характеристикой (СПЗ-4М, СПЗ-6, СП3-9 и др.). Выбор резистора с обратнолога-рифмической характеристикой (В) позволит расширить плавность регулирования в зоне малых скоростей двигателя, Подст-роечный резистор R3 -- СПЗ-27, СПЗ-38. Его можно заменить подобранным постоянным резистором. Замыкатель максимальной скорости SA1 выполнен в виде подвижного пружинного пластинчатого контакта и неподвижной стойки на плате регулятора. Между резистором R2 и подвижным контактом находится переходная пластмассовая втулка с кулачком, обеспечивающим замыкание подвижного контакта со стойкой в верхнем по схеме положении переменного резистора R2.

  При налаживании регулятора движок резистора R2 следует установить в нижнее по схеме положение и подстроенным резистором R3 выставить желаемую минимальную скорость вращения двигателя. Далее, изменяя положение движка резистора R2, следует проверить изменение оборотов от минимальных до максимальных, отсутствие «качания» оборотов на минимальной скорости без нагрузки, отсутствие «провала» в оборотах на максимальной скорости однополупериодного режима под нагрузкой, а также срабатывание контактов максимальной скорости. Качание устраняется увеличением емкости конденсатора С4, а провал -- увеличением сопротивления резистора R1, после чего вновь уточняют положение движка резистора R3. В заключение необходимо отметить, что в регуляторах данного типа таходатчи-ксм является исполнительный электродвигатель и напряжение обратной связи определяется остаточной намагниченностью магнитопровода двигателя и стабильностью щеточного контакта. По этой причине качество регулирования напрямую зависит от указанных характеристик применяемого двигателя. Однако предельная простота устройства управления и хорошие нагрузочные характеристики вполне компенсируют этот недостаток.

В. ЖГУЛЕВг. Серпухов Источник: shems.h2.ru

Широтно - импульсные  регуляторы  постоянного тока

           Необходимость регулировки постоянного напряжения  для питания мощных  инерционных нагрузок чаще всего возникает у владельцев автомобилей и другой  авто-мото техники.   Например, появилось  желание  плавно менять яркость ламп освещения салона,  габаритных огней, автомобильных  фар  или вышел из строя  узел регулирования оборотов вентилятора автомобильного кондиционера, а замены нет.  Осуществить такое желание  иногда  нет возможности из-за большого тока потребления этими устройствами - если устанавливать транзисторный  регулятор напряжения, компенсационный или параметрический,  на регулирующем транзисторе будет выделяться очень большая мощность, что потребует установки больших радиаторов или  введения принудительного охлаждения с помощью малогабаритного вентилятора от компьютерных устройств.  Выходом из положения является применение широтно - импульсных  схем,  управляющих мощными полевыми силовыми транзисторами MOSFET. Эти транзисторы  могут коммутировать очень большие токи ( до 160А и более)  при напряжении на затворе 12 - 15 В.  Сопротивление открытого транзистора очень мало, что позволяет заметно снизить рассеиваемую мощность.  Схемы управления должны обеспечивать разность напряжений между затвором и истоком не менее 12 ... 15 В, в противном случае сопротивление канала сильно увеличивается и  рассеиваемая мощность значительно возрастает, что может привести перегреву транзистора и выходу его из строя.   Для  широтно - импульсных  автомобильных  низковольтных  регуляторов  выпускаются специализированные микросхемы , например U6080B ... U6084B,  L9610,  L9611,   которые содержат узел повышения  выходного напряжения до 25 -30 В при напряжении питания 7 -14 В, что позволяет включать выходной  транзистор по схеме с общим стоком, чтобы можно было подключать нагрузку  с общим минусом, но достать их практически невозможно. Для  большинства нагрузок, которые  потребляют ток не более 10А и не могут вызвать просадку бортового напряжения можно использовать простые схемы без дополнительного узла повышения напряжения. Такие схемы рассмотрены в этом разделе.

напряжения на нагрузке  от 0 до 12 В производится изменением напряжения на управляющем входе от  8 до 12 В.  Диапазон регулировки  напряжения практически 100%.   Максимальный ток нагрузки полностью определяется типом  силового полевого транзистора и может быть очень значительным. Так как выходное напряжение пропорционально входному управляющему напряжению Первый ШИМ регулятор собран на инверторах  логической КМОП  микросхемы.  Схема представляет собой генератор  прямоугольных импульсов на двух логических элементах, в котором за счёт диодов  раздельно меняется постоянная времени заряда и разряда  частотозадающего конденсатора, что позволяет изменять скважность  выходных импульсов и  значение эффективного напряжения на нагрузке. В схеме можно использовать любые инвертирующие КМОП элементы, например К176ПУ2, К561ЛН1,  а также любые  элементы И, ИЛИ-НЕ, например К561ЛА7, К561ЛЕ5 и подобные, соответственно  сгруппировав их входы. Полевой транзистор может быть любым из MOSFET, которые выдерживают  максимальный ток нагрузки, но желательно использовать транзистор с как можно большим максимальным током, т.к. у него меньшее сопротивление открытого канала, что уменьшает рассеиваемую мощность и позволяет использовать радиатор меньшей площади.  Достоинство схемы - простота и доступность элементов, недостатки - диапазон изменения  выходного напряжения чуть меньше 100%  и  невозможно  доработать схему с целью  введения дополнительных режимов, например плавного автоматического увеличения или понижения напряжения на нагрузке, т.к.  регулирование производится путём изменения сопротивления переменного резистора , а не изменением уровня управляющего напряжения.  Гораздо лучшими характеристиками обладает вторая схема, но количество элементов в ней чуть больше.  Регулировка эффективного значения ,  схема может использоваться как составная часть  системы регулирования , например  системы поддержания  заданной температуры, если в качестве нагрузки использовать  нагреватель, а  датчик  температуры подключить к простейшему пропорциональному регулятору, выход которого подключается к управляющему входу устройства. 

stanokdo.moy.su