Tyristorový regulátor otáček pro kolektorové elektromotory 220V

Myslím, že každý chápe, co je nastavení otáček elektromotoru, ale pokud jde o kompenzaci zátěže, jde o proces stabilizace rychlosti otáčení motoru v závislosti na zatížení jeho hřídele.

Bohužel 90% jednoduchých popisů regulátorů otáček na čipu U2008B uvedených na internetu neobsahuje obvod pro kompenzaci zátěže, což neumožňuje realizovat plné možnosti tohoto osvědčeného IO.
Napravme tuto nespravedlnost a uveřejněme na této stránce schéma řídicího modulu komutátorového motoru, vyrobené zahraničními kolegy a zbavené této nevýhody. A protože takové návrhy zpravidla nejsou doprovázeny podrobným popisem vysvětlujícím algoritmy pro jeho provoz a konfiguraci, opravíme tuto mezeru.

Regulátor otáček AC motoru

Jedná se o jednoduchý a levný ovladač střídavého motoru s řízením rychlosti a proudovou zpětnou vazbou na základě U2008 IC.
U2008B je navržen jako fázový řídicí obvod využívající bipolární technologii a dokáže snímat proud protékající motorem a upravovat rychlost pro kompenzaci zatížení hřídele.
Preferované aplikace jsou zařízení, kde jsou potřeba řídicí jednotky motoru 220V (elektrické nářadí, ventilátory, ledničky, odšťavňovače, mlýnky na maso, vysavače atd.).

• Napájecí napětí: 230 voltů AC
• rozsah regulace: 5…99%
• zátěžové napětí: 230 V / 8 A (1,7 kW s radiátorem)
• maximální výkon bez radiátoru 300W
• nízké rušení
• stabilizaci rychlosti
• měkký start
• rozměry desky: 50×60 mm

Obvod regulátoru otáček střídavého motoru:

Obr. 1 Schéma regulátoru otáček motoru a stabilizátoru

Volbou propojky J1 se provede buď kompenzace zatížení hřídele (bod A) nebo pozvolný rozběh elektromotoru (bod B).
Potenciometr P1 reguluje rychlost otáčení elektromotoru.

Pro získání napájecího napětí pro mikroobvod je použit zhášecí odpor R1 o jmenovité hodnotě 22 kOhm a výkonu 2 W.
Dioda D1 je půlvlnný usměrňovač zhasnutého napětí R1 a kondenzátor C1, zapojený mezi pin 5 IO a kostru (pin 4) je vyhlazovací.
Toto usměrněné napájecí napětí je přiváděno přes trimovací rezistor PR1 na pin 6 U2008, určený pro počáteční nastavení úhlu otevření φ triaku.
Rezistor R2 je zapojen mezi síťové napětí ~220 V a vstup VSYNC (vývod 7) a slouží k synchronizaci se síťovým napětím. Díky němu se triak otevře v okamžiku, kdy síťové napětí prochází nulou, což snižuje rušení vytvářené regulátorem.
Impulzy pro otevření triaku Q1 jsou přiváděny na jeho řídicí vstup z výstupu IC (pin 8) přes rezistor R3.

Nyní k hodnotě odporu R6 pro měření proudu.
Jeho hodnota musí být vypočtena předem, přísně v souladu s výkonem použitého elektromotoru podle vzorce: R6 = 55/Pmot.
Tedy pro 100W motor R6 = 55/100 = 0.55 Ohm, pro 500 W – 0.11 Ohm, pro 1000 W – 0.055 atd.

Na následujícím obrázku je deska s plošnými spoji a také uspořádání prvků na ní.

Obr.2 Deska plošných spojů a uspořádání prvků pro obvod regulátoru

Před procesem nastavení (nebo ještě lépe hned) byste měli místo rezistoru R4 na desku připájet trimr s nominální hodnotou 100 kOhm.
Nyní můžete přejít ke skutečnému nastavení.

1. Nastavte regulátor otáček P1 na minimum.
2. Pomocí trimovacího rezistoru PR1 nastavte minimální otáčky, při kterých bude motor pracovat stabilně po připojení napájení.
3. Mírně zvyšte otáčky motoru. Zvýšením zatížení hřídele (například upnutím rukou), volbou odporu R4 dosáhněte stavu, ve kterém budou otáčky motoru stabilní a nezávislé na zatížení hřídele.
4. Nastavte regulátor otáček P1 opět na minimum. V případě potřeby upravte polohu trimovacího rezistoru PR1.
Několika po sobě jdoucími iteracemi tedy dosáhněte hodnot odporu, při kterých bude motor při nízkých a středních otáčkách znatelně „vzdorovat“ brzdění.
5. V případě potřeby odpájejte trimr nahrazující R4, změřte jeho odpor a připájejte na jeho místo běžný rezistor podobné hodnoty.