Два регулятора частоты вращения коллекторного двигателя со стабилизацией оборотов

Большинство бытовых электроинструментов позволяют регулировать скорость вращения двигателя, но при увеличении нагрузки обороты существенно падают. Предлагаемые схемы регуляторов лишены этого недостатка и автоматически поддерживают выбранные обороты коллекторного электромотора при изменении нагрузки на его вал.

На микросхеме U2010B
Регулятор собран на специализированной микросхеме U2010B и относительно прост в повторении. В качестве управляющего ключа используется симистор Т1, метод регулирования оборотов – фазоимпульсный.

Регулируют обороты при помощи переменного резистора R9, обратная связь осуществляется по току. Для этого служит токоизмерительный резистор R6. Регулятор поддерживает три режима работы, которые выбираются при помощи переключателя S1:

1 – При перегрузке загорается LED1, обороты двигателя становятся минимальными. Чтобы выйти из режима защиты необходимо перевключить инструмент.
2 – При перегрузке загорается LED1, обороты двигателя становятся минимальными. При снижении нагрузки до нормальной устройство переходит в рабочий режим самостоятельно.
3 – При перегрузке загорается LED1. Обороты двигателя остаются прежними.
Таким образом, предлагаемая схема не только стабилизирует обороты при изменении нагрузки, но и защищает мотор от перегрузки.

Налаживание
Налаживание устройства сводится к подбору номиналов резисторов R6 (датчик тока) и R11 (порог срабатывания защиты по токовой перегрузке). Это можно сделать по таблице, приведённой ниже. В ней же указана длина нихромовой проволоки для заданного сопротивления R6.

Зависимость номиналов R6 и R11 от мощности двигателя

Установка минимальных оборотов. При помощи подстроечного резистора R8 необходимо выставить минимальные обороты, при которых двигатель работает устойчиво после подачи питания (регулятор оборотов R9 на минимуме).

Настройка компенсации нагрузки. Установите средние обороты двигателя. Увеличивая нагрузку на валу, например, зажимая его рукой, добейтесь поворотом резистора R10 такого состояния, чтобы обороты двигателя были стабильными вне зависимости от нагрузки.

Необходимо отметить, что компенсация нагрузки, работает не во всем диапазоне оборотов двигателя, например, на максимальных оборотах невозможно регулировать нагрузку, так как на двигатель всегда подается максимальное напряжение.
Защита от перегрузки. Выставьте минимальные обороты двигателя и попробуйте затормозить вал, выставив резистором R11 такое положение, при котором при повышенной нагрузке загорался светодиод LED1, а при чрезмерной, либо при заклинивании, двигатель обесточивался.

Резистор R1 должен иметь рассеиваемую мощность не менее 2 Вт. LED1 – любой индикаторный светодиод с прямым током около 20 мА.

На микросхеме U2008
Эта конструкция, также использующая фазоимпульсный метод, много проще предыдущей, но не уступает ей по характеристикам. С ее помощью можно регулировать обороты коллекторных двигателей мощностью до 4 кВт. В регуляторе используется специализированная микросхема U2008, которая имеет в своем составе:

узел плавного пуска.
узел защиты от перегрузки по току;
узел регулировки скорости вращения;
стабилизатор напряжения;
стабилизатор скорости вращения.

Питается микросхема через однополупериодный выпрямитель, собранный на диоде D1. Резистор R5 гасящий, конденсатор С1 сглаживающий. Узел регулировки собран на элементах R1 – R4, С2. Резистор R7 служит для синхронизации открытия силового ключа, собранного на симметричном тиристоре Т1, с сетевым напряжением. Благодаря ему симистор открывается в момент перехода сетевого напряжения через ноль. Это снижает помехи, создаваемые регулятором.

Резистор R6, подключенный к выводу 6, позволяет настроить максимальный угол включения симистора, при котором обороты двигателя будут минимальными. Налаживание регулятора сводится к подстройке резистора R6. Им выбираются минимальные устойчивые обороты двигателя при выведенном на минимум движке регулятора R2.

Компенсация нагрузки производится путем измерения падения напряжения на токоизмерительном резисторе R9. Его номинал зависит от мощности применяемого двигателя и выбирается таким, чтобы при максимальных оборотах падение напряжение на резисторе составляло 250 мВ. Подстроечным резистором R4 устанавливается режим компенсации нагрузки по максимальному эффекту при средних оборотах мотора.

Обе конструкции не имеют гальванической развязки от сети, а потому на всех элементах схем присутствует опасное для жизни напряжение. При всех изменениях в схемах обязательно отключайте питание, а движки регулировочных резисторов снабдите диэлектрическими ручками.