該直流電機(jī)控制器使用光耦隔離器件,雙向可控硅等元件制作,裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,輸出功率較大。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試多次實(shí)驗(yàn),工作安全可靠,而且使用單層印板即可實(shí)現(xiàn),制作成本低(筆者把該電路命名為STGJ2009),電路的原理圖見(jiàn)下圖。
與傳統(tǒng)的直流電機(jī)直接使用改變串聯(lián)電阻大小的方式進(jìn)行調(diào)速比較。傳統(tǒng)的調(diào)速方式在電機(jī)處于低速時(shí)。把大量的電能浪費(fèi)在電阻上面,不符合節(jié)能環(huán)保的要求。而該電路是通過(guò)控制可控硅BTAl2的開(kāi)通角度。來(lái)控制輸出的直流脈沖來(lái)對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。不僅節(jié)能環(huán)保而且得到理想的調(diào)速特性。從成本上看,使用單向晶閘管調(diào)速電路需要兩個(gè)單向晶閘管,而市面上兩個(gè)同等耐壓等級(jí)12A的晶閘管的價(jià)格,高于單個(gè)12A雙向晶閘管的價(jià)格。而且控制和保護(hù)環(huán)節(jié)也更多。所以采用雙向晶閘管構(gòu)成直流調(diào)壓電路更為簡(jiǎn)單。另外由于采用了光耦隔離器件隔離了驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)發(fā)生電路和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主電路,防止了誤觸發(fā)。提高了電路的可靠性。
一、工作原理電路
主要分為兩個(gè)部分:一是驅(qū)動(dòng)雙向晶閘管的驅(qū)動(dòng)電路(即控制脈沖發(fā)生的電路),該電路位于原理圖的上半部分;二是直接驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的主電路。它位于原理圖的下半部分:兩個(gè)部分通過(guò)一個(gè)光耦器件隔離開(kāi)來(lái)。
這樣就保證了驅(qū)動(dòng)電路在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)可以不受其他瞬時(shí)電流脈沖的影響而產(chǎn)生誤觸發(fā)。大大提高了該電路的調(diào)速的可靠程度。
1.脈沖發(fā)生電路
脈沖發(fā)生電路位于原理圖的上半部分。位于光耦之前。D1~D44個(gè)整流二極管把交流變?yōu)橹绷鳎⑶彝ㄟ^(guò)R1降壓和D5穩(wěn)壓得到12V左右直流電壓,這作為后面以BT33F為主和RV1、R2、C2、R3和R9構(gòu)成的脈沖發(fā)生電路。其基本原理是通過(guò)RV1調(diào)節(jié)經(jīng)R2往小電容C2充電電流的大小。當(dāng)C2充滿到達(dá)放電時(shí)。觸發(fā)BT33F在b2腳(即與C3連接的管腳)產(chǎn)生被放大韻電脈沖。之后C2因?yàn)榉烹婋娢幌陆怠P枰俳?jīng)過(guò)充電才能再次放電,觸發(fā)BT33F產(chǎn)生電脈沖。所以如果充電電流越大,則C2充電滿的時(shí)間間隔越短,同一個(gè)時(shí)間內(nèi)輸出的電脈沖也越多,所以電脈沖的輸出是通過(guò)RV1調(diào)整對(duì)C2的充電電流的大小來(lái)控制的,當(dāng)RV1調(diào)整為100kΩ時(shí),充電電流最小,晶閘管開(kāi)通角度后移。驅(qū)動(dòng)電壓最低(大概是輸入額定電壓的10%左右)電機(jī)轉(zhuǎn)速最慢。當(dāng)RV1調(diào)整為0Ω時(shí)候,充電電流最大。輸出脈沖最多即每相首脈沖前移最多,使晶閘管開(kāi)啟角度最后前移到大約30℃左右,控制雙向晶閘管輸出的電壓也達(dá)到最大(大約是輸入額定電壓值的96%左右)。
2.驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主電路
通過(guò)電橋DQ1把輸入的交流(交流24V或220V)電轉(zhuǎn)化為直流電(24V或220V);直流電作為直流電機(jī)的電源,當(dāng)雙向可控硅接收到來(lái)自光耦的控制信號(hào)就會(huì)觸發(fā)導(dǎo)通。當(dāng)信號(hào)消失則關(guān)斷。為防止驅(qū)動(dòng)雙向晶閘管的電流過(guò)大損壞雙向晶閘管,經(jīng)光耦送來(lái)的脈沖信號(hào)需要經(jīng)過(guò)R6和1N4148進(jìn)行保護(hù)。如果V2端輸入的是24V交流電。則把SW打到R8的位置(如果V2輸入的是110V交流電則把SW打到R7位置)。經(jīng)電阻降壓確保提供12V左右的交流電源。再通過(guò)整流二極管D9、12V穩(wěn)壓管D7穩(wěn)壓和電容C5進(jìn)行濾波,為驅(qū)動(dòng)雙向晶閘管提供12V直流電源。使用RV2調(diào)整驅(qū)動(dòng)脈沖的電流大小,確保輸出所需的電脈沖能驅(qū)動(dòng)該晶閘管。
注意:在雙向晶閘管兩側(cè)要并聯(lián)5W左右的大功率電阻RW1和耐壓400V左右的電容C6作為雙向晶閘管的保護(hù)環(huán)節(jié)。
二、元件選擇
為確保該電路可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定帶動(dòng)直流電機(jī)運(yùn)行,在主要器件的選用上,例如主電路的電橋。最好選用帶散熱結(jié)構(gòu)的8A左右的整流橋,因?yàn)橛糜陂L(zhǎng)時(shí)間帶直流電機(jī)等負(fù)載,整流橋的額定電流最好是額定工作電流的兩倍。主要功率器件雙向晶閘管BTA12的額定電流最大能通過(guò)12A,以確保直流電機(jī)連續(xù)穩(wěn)定工作。
三、電路調(diào)試
調(diào)試時(shí)先調(diào)觸發(fā)電路,使用示波器觀察觸發(fā)電路產(chǎn)生的波形。
此時(shí)的輸出電壓最小,約為額定電壓的5%左右。
當(dāng)RV1調(diào)到電阻最小(也即觸發(fā)脈沖最密集時(shí)候),此時(shí)輸出電壓為額定電壓的96%左右。接著調(diào)試主電路。主電路主要通過(guò)電阻RV2調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電脈沖的電流大小。開(kāi)機(jī)前把RV1和RV2調(diào)到中間位置,通電后逐步把RV2調(diào)小,電路會(huì)在這個(gè)過(guò)程開(kāi)通,然后再又緩慢地增大。如果繼續(xù)調(diào)小RV2,還不能提高輸出電壓,那說(shuō)明電流已經(jīng)夠用了,不必再調(diào)小RV2了。
電路板正中亮點(diǎn)的位置為光耦,本電路采用4N25或者普通四腳光耦,本電路左側(cè)為觸發(fā)電路,右側(cè)為主電路。
小結(jié):該電路由于采用了光耦器件進(jìn)行隔離,確保了主電路與觸發(fā)電路各自獨(dú)立運(yùn)作,互不干擾。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試,電路符合在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定應(yīng)用的要求:而且一次調(diào)試即可以長(zhǎng)期運(yùn)行,基本免維護(hù)。適用于廣大需要小型直流調(diào)速控制裝置的企業(yè)。具有廣闊的應(yīng)用前景。容-源-電-子-網(wǎng)-為你提供技術(shù)支持
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