Все видели детей в парках, катающихся на электромобилях. Многие при этом замечают, что с места автомобиль трогается рывком, мотыляя драйвера.
Это надо исправить.
Готовое решение.
ШИМ регулятор для плавного пуска щеточного электромотора. Это нужно для того, чтобы ребёнку было комфортно ездить на электромобиле и чтобы не рвать редуктор с пластиковыми шестернями.
Поиск в сети вывел сюда.
План:
1. Спаять ШИМ на 555 микросхеме (регулировка скорости электромобиля и плавный старт).
2. Спаять силовой блок.
3. Сделать конденсаторный блок (фильтрация ВЧ помех и помощь аккуму).
!Важно!
Всё должно быть сделано так, чтобы можно было поднять напряжение борт. сети с 6В до 12В без доработок. В будущем надо будет заменить мотор с редуктором на 12и вольтовый (для увеличения скорости).
Общая схема (не моё):
Общая идеология такая: минимум затрат, максимально использовать то, что есть в наличии.
В качестве полевых транзисторов взял горсть 2SK3918 (снятых с MoBo).
"Приклеил" их к медным пластинам от радиатора CPU. Площадь поверхности меди на каждый транзистор (примерно) 20 квадратов, может чуть больше.
Дальше ШИМ. Частота 20КГц.
С выхода ШИМ до затворов полевиков МГТФ без изоляции (минимальной длины). Скручен с проводом МГТФ в изоляции, притянутым к земле.
На схеме параллельно моторам стоит быстрый и мощный диод 150EBU. Ценник на него 300р., что само по себе не мало. Более того, в местном магазине радиотоваров его не было. А ехать 40 км (Академ-город) до нормального магазина как-то не улыбает.
Задачи этого диода следующие:
1. Шунтировать короткие обратные выбросы напряжения, возникающие при разрыве контактов коллектора. С этим справляется гораздо менее мощный, но сравнительно быстрый диод или даже RC-цепочка.
2. Шунтировать, закорачивать собой токи, возникающие при упругом обратном прокруте двигателя. Они зависят от качества двигателя, особенностей механики авто и стиля вождения :). В любом случае они на порядок меньше рабочих токов и длятся в пределах секунды.
В общем я запользовал U20C20 (2х10A, 30нс), выдранный из мёртвого БП.
Регулировка максимальной скорости "пока" выглядит так:
В целом всё получилось. Старты плавные. Мотор чуть придушил, чтобы Саныч успевал среагировать на "дорожную обстановку".
Видео работы схемы.
Общий ценник на модификацию где-то рядом с ценой 3х метров трёхжильного четырёхквадратного провода. Остальное бесплатно или совсем за копейки.
Дополнение от апреля 2015.
Впаял резистор 15К между затворами полевиков и землёй. Два раза были случаи, когда затворы остались открытыми и ШИМ переставала работать (появлялись резкие старты). Резистор проблему ликвидировал. Вообще, это надо было сделать сразу.
Пуск двигателя постоянного тока имеет ряд отличительных особенностей.
Объясняется это большим значением пускового тока, которое необходимо предварительно ограничить.
Если этого не сделать, то может повредиться внутренняя цепь обмотки якоря.
Существует несколько способов запуска: прямой, реостатный и метод плавного повышения питающего напряжения.
Что происходит при пуске двигателя
По мере нарастания токовой нагрузки на обмотке статора увеличивается крутящий момент электродвигателя, который через вал передается на его подвижную часть – ротор. Чем быстрее возрастает крутящий момент, тем сильнее разогревается обмотка статора.
- выходу из строя изоляции;
- возникновению вибраций;
- деформации механических частей двигателя;
- полному выходу из строя мотора.
Большой ток может вызвать бурное искрение под щетками, что приведет к выходу из строя коллектора.
Прямой пуск
Данный метод основан на прямом подключении якорной обмотки к электрической сети при номинальном напряжении двигателя. Прямой пуск можно применять только в случае наличия стабильного питания мотора, жестко связанного с приводом.
Этот способ является одним из самых простых. Температура при прямом пуске повышается, по сравнению с прочими способами, незначительно.
Метод прямого пуска наиболее предпочтителен при отсутствии специальных ограничений на ток, поступающий от электросети.
Если электродвигатель работает в режиме частых запусков и отключений, его необходимо снабдить простейшим оборудованием. Его роль может выполнять расцепитель с ручным управлением. Напряжение в этом случае подается на клеммы электромотора.
Прямой пуск можно применять только на маломощных двигателях, поскольку пик нагрузки а крупных моделях может превышать номинальную нагрузку в 50 раз.
Реостатный пуск
Метод пригоден для запуска оборудования большой мощности. Процесс осуществляется следующим образом:
- Из провода, разделенного на секции и имеющего высокое удельное сопротивление, изготавливается реостат.
- Устанавливается ток возбуждения на уровне номинального значения.
- Во время запуска последовательно уменьшается сопротивление реостата, исключая таким образом скачки электрического тока.
Включение в схему реостата обеспечивает безопасность запуска двигателей самой высокой мощности.
При реостатном пуске разгон двигателя происходит постепенно с постоянным ускорением. Количество ступеней реостата зависит от требований к плавности запуска мотора и разности
Значения их сопротивлений определяется расчетом. В среднем пусковые реостаты имеют 2-7 ступеней.
Процесс переключения пускового реостата практически не поддается автоматизации. Если это необходимо (например, в автоматизированных установках), применяются пусковые сопротивления, поочередно шунтируемые контактами контакторов, работающих автоматически.
Как только двигатель войдет в рабочий режим, сопротивление реостата необходимо полностью вывести, поскольку рассчитывается оно только на кратковременную работу. Если ток будет проходить через реостат длительное время, он просто выйдет из строя.
Уменьшается сопротивление тоже ступенчато.
Пуск путем плавного повышения питающего напряжения
В обмотках двигателей насосов, конвейеров, воздуходувок в момент запуска возникают повышенные токи, превышающие их номинальное значение в 6 раз. Это явление отрицательно сказывается на составных частях мотора, снижая их долговечность. Поэтому в электрооборудовании мощностью свыше 1 кВт используют плавный пуск.
Смысл данного способа заключается в следующем: питающее напряжение повышается постепенно до тех пор, пока двигатель не выйдет на рабочий режим. Регулировка производится при помощи тиристоров или симисторов. Они располагаются «спина к спине» и устанавливаются на каждой из питающих линий переменного тока.
Устройство плавного пуска
Приводятся в действие тиристоры на начальном этапе, причем их включают последовательно с небольшой задержкой для каждого полупериода. Такая схема работы способствует эффективному наращиванию напряжения (среднего переменного) на электродвигателе вплоть до его выхода на номинальное напряжение электросети.
Как только мотор достигнет номинальной скорости вращения, его можно переключить напрямую по схеме байпас.
Управление большими двигателями осуществляется посредством установок плавного пуска или частотных преобразователей.
Но эти устройства с успехом заменяют:
- выключателями;
- разъединителями полного напряжения.
Последний подает полное напряжение на клеммы электродвигателя (принцип прямого пуска). Но такая схема возможна только на маломощных электроустановках.
Способ плавного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Существуют и другие мягкие пускатели, обеспечивающие плавную остановку двигателя. Они необходимы в устройствах, которые при резком снижении скорости вращения могут привести к их поломке или нарушениям разного характера. В качестве примера можно привести насос, быстрая остановка которого вызовет возникновение гидроудара в системе. Нежелательна резкая остановка конвейерных лент, в результате которой полотно может выйти из строя.
Особенности плавного пуска трехфазных двигателей
На электродвигателях данного типа применяется мягкий пуск «звезда-треугольник». Схема работает следующим образом:
- изначально обмотки мотора соединены звездой;
- при выходе двигателя на заданные параметры они переключаются в соединение треугольником.
Система управления трёхфазным двигателем (инвертор)
В схему устройства входят:
- контакторы на каждую фазу;
- таймера, задающего интервал времени;
- реле перегрузки.
Такой способ позволяет держать пусковой ток на уровне 30% от его значения при прямом пуске. Соответственно, и крутящий момент ниже – не более 25%.
Но чрезмерно нагруженное электрооборудование разогнать до номинальной скорости не удастся из-за недостаточного крутящего момента.
Устройства плавного могут играть роль регулятора напряжения электродвигателя, если в схеме присутствует соответствующий контроллер. Его задача – отслеживать коэффициент мощности мотора. Зависит он от нагрузки: при ее небольшом значении контроллер понизит напряжение и ток электродвигателя.
Пуск при пониженном напряжении цепи якоря
Обмотка возбуждения питается от другого источника с полным напряжением, обеспечивающим полный пусковой ток.
Такой способ используется для запуска мощных двигателей с регулируемой скоростью вращения.
Реверсирование (изменение направления вращения) выполняется путем изменения направления тока в обмотке возбуждения или якоре.
| Форум радиолюбителей » СХЕМЫ » АВТОМАТИКА » Плавный пуск коллекторного двигателя |
Плавный пуск коллекторного двигателя
Помогите сделать плавный пуск для детского авто. Мотор и питание 12 вольт, стартовый ток 12 ампер, ток при движение 5-6 ампер.
1. мотор 12в
2. ток при старте 12а
3. средний ток работы 5-10а
Имеется генератор ne555 полевик irf1404.
Как сделать плавный старт от 0% до 100%, то есть обойтись без ручного регулятора?
Какой диод использовать параллельно мотору?
Куда ставить диод (в схему или на мотор)?
Какая допустимая длина проводов от шим до мотора?
Какая должна быть частота импульсов управления полевиком?