Variac-Schaltung zur Steuerung großer DC-Shunt-Motoren

Die im folgenden Artikel vorgestellte einfache DC-Shunt-Motorsteuerungsschaltung verwendet einen Variac. Diese Konstruktion ermöglicht ein sofortiges Anhalten des Motors in jedem Stadium mit einem Knopfdruck sowie das Umkehren der Motorrichtung. Es bietet auch eine Drehzahlregelung für den Motor mit einem hohen Maß an Genauigkeit.

Überblick

TRIAC- und SCR-Halbwellenmotorsteuerungen für Motoren kleiner Serien sind sehr beliebt und billig und gehören bereits zu tragbaren Elektrowerkzeugen und kompakten Geräten.

Allerdings elektronische Geschwindigkeitsregler für größere Gleichstrom. Motoren mit 1/4 und 1/3 PS sind tatsächlich komplizierter.

Große DC-Shunt-Motoren in diesem Leistungsbereich sind außerdem die Favoriten der Motorindustrie, die von Loft-Ventilatoren bis zu Bohrmaschinen arbeiten, obwohl im Grunde alle diese Motortypen Wechselstrom sind. Induktionsmotoren mit nur einer Drehzahl oder möglicherweise einigen variablen Drehzahlen.

Während eine 1/3-PS, 1750 U / min, 117 Volt Shunt-Wunde Gleichstrom Motor kann teuer sein, es könnte den Preis wert sein und Sie können einige auf dem überschüssigen Markt finden.

Mit einer geeigneten Geschwindigkeitsregelung können diese Gleichstrom Motoren können eine wunderbare Sache sein, wenn man eine Bohrmaschine oder eine Drehmaschine bedient.

Wie ein DC-Shunt-Motor funktioniert

Der DC-Shunt-Motor läuft unabhängig von der Last nahezu konstant. Diese Motoren werden typischerweise in industriellen Anwendungen verwendet und werden im Allgemeinen bevorzugt, wenn Startsituationen nicht oft schwerwiegend sind.

Die Drehzahl des Shunt-Wickelmotors kann auf verschiedene Weise gesteuert werden: Erstens durch Einschalten eines Widerstands in Reihe mit dem Motoranker, wodurch sich die Drehzahl verlangsamen könnte, und zweitens durch Einschalten eines Widerstands in Reihe mit der Feldverdrahtung, bei der der Die Geschwindigkeit kann sich mit der Änderung der Last ändern. Im letzteren Fall bleiben die Geschwindigkeiten für eine bestimmte Einstellung praktisch stabil und belasten die Steuerung. Letzteres wird als das am häufigsten verwendete Gerät mit einstellbarer Geschwindigkeit angesehen, beispielsweise in Werkzeugmaschinen.

Der Nebenschlussmotor ist heutzutage vielleicht der am weitesten verbreitete Gleichstrommotor in der Industrie. Der Nebenschlussmotor besteht im Wesentlichen aus dem mit A1 und A2 gekennzeichneten Anker und den mit F1 und F2 gekennzeichneten Felddrähten.

Die Wicklung im Nebenschlussfeld besteht aus mehreren dünnen Drahtwindungen, was zu einem niedrigen Nebenschlussfeldstrom und einem angemessenen Ankerstrom beiträgt. Der Shunt-Gleichstrommotor ermöglicht ein Anlaufdrehmoment, das mit den Lastspezifikationen variieren kann. Dies kann durch präzise Steuerung der Shunt-Feldspannung ausgeglichen werden.

Bedeutung der Feldspule

Wenn die Feldspule in einem Nebenschlussmotor abgeschaltet ist, kann sie etwas beschleunigen, bis die Gegen-EMK auf ein Niveau ansteigt, das gerade ausreicht, um den Drehmoment erzeugenden Strom auszuschalten. Einfach ausgedrückt, der Nebenschlussmotor wird niemals von selbst beschädigt, wenn er sein Feld verliert, aber die für die Arbeit erforderliche Drehmomentleistung wird einfach entfernt, was dazu führt, dass der Motor seine Hauptfähigkeit verliert, für die er ausgelegt wurde.

Einige der typischen Anwendungen des DC-Nebenschlussmotors sind Drehmaschinen in der Werkstatt und industrielle Prozesslinien, die eine entscheidende Steuerung der Drehzahl und des Drehmoments des Motors erfordern.

Haupteigenschaften

Die Hauptmerkmale sind, dass Sie den Geschwindigkeitsknopf für die Geschwindigkeitsregelung sowie eine dynamische Bremsfunktion umschalten können, mit der Sie den schweren Motor fast sofort anhalten können, ohne während der Fahrt des Motors herumzuwarten.

Die variac-basierte Geschwindigkeitsregelschaltung, wie unten gezeigt, funktioniert gut mit einer dieser 1/3-PS-Gleichstromkreise. Motor ist es nicht entscheidend, welchen Motortyp er steuert, solange seine Nennspannung mit der Eingangsversorgung übereinstimmt, Shunt-gewickelt ist und mit maximal etwa 3 Ampere bei 100% Last arbeitet.

Verwendung eines Variac-Spartransformators

Die gezeigte Schaltung enthält ein Gerät, das viele Ingenieure als ziemlich grob und altmodisch betrachten, ja, es ist der variable Spartransformator.

Unter den vielen nützlichen Funktionen ermöglicht ein Variac ein kraftvolles Bremsen Ihres Hochleistungsmotors. Er kann ohne Rückkopplungsschleifen arbeiten. Dies gewährleistet eine minimale Instabilität oder keine Inkompatibilität mit verschiedenen Motorformen oder Unterschiede in der mechanischen Belastung.

Wie es funktioniert

In der variacbasierten Geschwindigkeitsregelschaltung von Fig. 1 liefert der Halbwellengleichrichter D1 das Nebenschlussfeld für den Gleichstrom. Motor. Der Filterkondensator C liefert die erforderliche Spannungsmenge und beseitigt jegliche Instabilität in den Operationen, die mit einer ungefilterten Feldversorgung existieren könnten. Der variable Spartransformator T regelt die Ankerspannung und damit die Drehzahl des Motors.

Die Ausgabe des Variac erfolgt an eine Standardbrücke, den Gleichrichter D2. Der Gleichrichterausgang wird über die Schließerkontakte eines eingeschalteten 117-Volt-Wechselstroms an den Motoranker abgegeben. Relais K.

Jedes Mal, wenn der Motor angehalten werden muss, wird der 'Run'-Schalter S2 geöffnet, der über seine normalerweise geschlossenen Kontakte wechselt und den dynamischen Bremswiderstand R über den Anker verbindet.

Während der Zeit, in der der Motor ausrollt, funktioniert er wie ein Gleichstrom. Generator. Die durch erzeugte Leistung wird im Widerstand R abgeführt, wodurch der Motor angemessen belastet wird, und dies zwingt den Motor, abrupt anzuhalten.

In Anbetracht der Tatsache, dass die Motorfeldspule zur Durchführung der Bremswirkung erregt werden muss, ist ein unabhängiger Schalter S1 für die Feldversorgung enthalten.

Infolgedessen bleibt S1 während des Betriebs des Systems eingeschaltet, wodurch die Kontrollleuchte als Warnleuchte aktiviert wird. Die für einen normalen Shunt-Motor mit 1/3-PS erforderliche Feldenergie beträgt nur etwa 35 Watt, da der Feldwiderstand normalerweise mit ungefähr 400 Ohm arbeitet.

Motorspezifikationen

Der Feldstrom kann nahe bei 350 mA liegen. Der Nennvolllaststrom eines 1/3-PS-Motors liegt nahe bei 3 Ampere Gleichstrom. oder ungefähr 50% des Leitungsstroms, der von einem vergleichbaren Wechselstrom verbraucht wird. Induktionsmotor.

Der Shunt Gleichstrom Motor hat einen Leistungsfaktor von 100% und ist besonders effizienter. Jedes der Teile arbeitet ohne Heizung, mit Ausnahme des Bremswiderstands R. Wenn der Motor eine Last mit einem großen Schwungradeffekt betreibt und wiederholt bei erhöhten Drehzahlen angehalten wird, muss der Widerstand viel kinetische Energie in Wärme umwandeln. Bei Lasten mit geringer Trägheit, wie z. B. einer Bohrmaschine, treten bei den Widerständen möglicherweise keine Heizprobleme auf.

Die Kontakte des Relais K müssen mit mindestens 10 Ampere ausgelegt sein. Der Bremsstrom ist normalerweise zu hoch, obwohl für einen kurzen Zeitraum anfängliche Spannungsspitzen auftreten, die tendenziell erheblich sind, da der Gleichstrom Der Widerstand des Ankers beträgt normalerweise nur ein oder zwei Ohm. Der Arbeitsstrom des Motors ist nicht überraschend durch die Menge an Gegenstrom begrenzt, die er erzeugt.

Bau- und Sicherheitstipps

Die oben gezeigte Schaltung könnte in einer 6 'x 6' x 6 'Metall-Powerbox aufgebaut sein.

In Anbetracht der Tatsache, dass der gesamte Stromkreis bei Netzspannung heiß gegen Erde ist, sind eine sorgfältige Isolierung und Erdung für die grundlegende Sicherheit äußerst wichtig. Das Netzkabel muss vom 3-Draht-Erdungstyp sein.

Das grüne Erdungskabel muss mit der Metallbox verbunden und anschließend über das Gerüst des Motors geführt werden. Bitte vernachlässigen oder ignorieren Sie die Verwendung der Sicherung nicht.

SCR-Kontrolle gegen Variac-Kontrolle

Variable Spartransformatoren oder Variacs sind unglaublich zäh und langlebig. Der Ausgang dieser Geräte ist niederohmig, daher bietet die Ankerspannung eine hervorragende Regelung für Änderungen des Laststroms.

Eine SCR-Schaltmodusschaltung mit den kleineren Leitungswinkeln ist natürlich eine ziemlich hochohmige Quelle und weist daher eine schlechtere Regelung auf.

Motorsteuerungen, die SCRs verwenden, folglich Feedback-Schleifen einschließen speziell für sie entwickelt, wodurch die Phase der Zündimpulse hauptsächlich auf der Rückseite basiert. des Motors und auch auf den Steuertopf Einstellungen.

Eine gut konzipierte Vollwellen-SCR-Steuerung ist in der Tat extrem gut, jedoch tatsächlich komplex in ihrem Design. Im Bereich von 1/3 PS ist die variable Spartransformatorschaltung unkompliziert, effizient und für den Benutzer einfacher zu montieren.

In Situationen, in denen die mechanische Belastung des Motors die Trägheit verringert hat, ist es gelegentlich sinnvoll, den Schalter 'Run' S2 wegzulassen und alle vom 'Standby'-Schalter S1 aus zu steuern.

Das aktive Bremsen kann aufgrund des überschüssigen Magnetflusses innerhalb der Motorfeldwicklung bis zu einem gewissen Grad weiterarbeiten.

Wo immer dies möglich ist, bietet es den Vorteil, dass keine Standby-Zuverlässigkeit besteht. Alles wird ausgeschaltet, bis der Hauptschalter S1 eingeschaltet wird.

Wenn der Motor rückwärts gedreht werden muss, konfigurieren Sie einfach einen d.p.d.t. Schalter, kreuz und quer für die Operationen angebracht, über die Ankerversorgung und den Anker.