05-1998_43_49.pdf

Regulator obrotów silnika 220V

P R O J E K T Y

Regulator obrotów

silnika 220V

kit AVT−422

Problem regulacji obrotÛw

silnikÛw elektrycznych

doczeka³ siÍ licznych

rozwi¹zaÒ, lecz nadal

otrzymujemy wiele listÛw z

proúbami, aby powrÛciÊ do

tego tematu.

Przedstawiamy wiÍc kolejny

projekt regulatora fazowego,

ktÛrego konstrukcja jest

oparta na uk³adzie U2008B

firmy Temic.

Wielu elektronikÛw jest zain-

teresowanych budow¹ regulatorÛw

obrotÛw rÛønorodnych silnikÛw

elektrycznych.

Najprostsze s¹ uk³ady regulacji

obrotÛw silnikÛw pr¹du sta³ego.

Natomiast samodzielna budowa

regulatora obrotÛw dla silnika

trÛjfazowego jest bardzo trudnym

zadaniem i†na pewno nie powinni

siÍ za to zabieraÊ pocz¹tkuj¹cy

elektronicy. Pozostaj¹ jeszcze jed-

nofazowe silniki pr¹du zmienne-

go. WystÍpuje kilka rodzajÛw ta-

kich silnikÛw.

W†tym miejscu naleøy przypo-

mnieÊ, øe nie wszystkie silniki

jednofazowe daj¹ siÍ regulowaÊ

przez zmianÍ wartoúci napiÍcia

zasilaj¹cego. Pocz¹tkuj¹cym elek-

trykom i†elektronikom czÍsto wy-

daje siÍ, øe co jak co, ale zmniej-

szenie napiÍcia na pewno zmniej-

szy obroty kaødego silnika. Rozu-

muj¹ nastÍpuj¹co: jeúli przy pe³-

nym napiÍciu uzyskuje siÍ prÍd-

koúÊ nominaln¹, a†przy braku na-

piÍcia prÍdkoúÊ zerow¹, to na

pewno istnieje takie napiÍcie, przy

ktÛrym uzyska siÍ prÍdkoúÊ rÛw-

n¹ powiedzmy po³owie prÍdkoúci

nominalnej.

B³¹d tego rozumowania tkwi

w†nieuwzglÍdnieniu faktu, øe

prÍdkoúÊ obrotowa niektÛrych sil-

nikÛw wyznaczona jest nie przez

wartoúÊ napiÍcia, tylko przez czÍs-

totliwoúÊ przebiegu zasilaj¹cego.

W†przypadku takich silnikÛw

zmniejszanie napiÍcia owszem, ob-

niøy w†pewnych warunkach prÍd-

koúÊ obrotow¹, ale moc oraz mo-

ment obrotowy spadn¹ przy tym

do katastrofalnie ma³ej wartoúci.

Listy nadchodz¹ce do redakcji

úwiadcz¹, øe wiele osÛb nie zdaje

sobie sprawy z†tego faktu, a†po-

tem dziwi siÍ, øe jakiú silnik

pr¹du zmiennego nie daje siÍ

regulowaÊ za pomoc¹ uk³adu, ktÛ-

ry dobrze reguluje obroty rÍcznej

wiertarki.

Naleøy wiÍc jeszcze raz wyraü-

nie podkreúliÊ, øe regulacja prÍd-

koúci obrotowej przez zmianÍ na-

piÍcia zasilaj¹cego moøe byÊ prze-

prowadzana tylko w†niektÛrych

silnikach - konkretnie w silnikach

komutatorowych, a†nie zda egza-

minu w†przypadku innego rodzaju

jednofazowych silnikÛw pr¹du

zmiennego.

Uwaga!

Opisany układ przeznaczony jest

do regulacji prędkości obrotowej sil−

ników komutatorowych zasilanych

napięciem sieci 220V, zwłaszcza do

elektronarzędzi (np. wiertarka).

Układ nie nadaje się do regulacji

silników prądu stałego, silników bez−

komutatorowych prądu zmiennego

różnego typu, ani do silników trójfa−

zowych.

Układ nadaje się do fazowej regu−

lacji mocy odbiorników innych niż

silniki (np. grzałki), ale w takich za−

stosowaniach nie są wykorzystane

specyficzne cechy użytego specjali−

zowanego układu scalonego, a po−

nadto niepotrzebnie generowane są

zakłócenia związane ze sterowaniem

fazowym. Do regulacji mocy grzania

lepiej zastosować sterowanie grupo−

we, a nie fazowe.

Do wykonania opisanego regula−

tora w wersji podstawowej nie jest ko−

nieczna ani wiedza o silnikach, ani

pełne poznanie właściwości użytego

układu scalonego. Wystarczy zmon−

tować i uruchomić układ według po−

danych wskazówek.

Wyczerpujące informacje o ukła−

dzie scalonym, zawarte w pierwszej

części artykułu, są przeznaczone dla

Czytelników zaawansowanych, któ−

rzy zechcą przeprowadzić ekspery−

menty i wykorzystać wszystkie właś−

ciwości użytego układu scalonego.

Podstawowe dane uk³adu

scalonego U2008B

Regulator zawiera nowoczesny

uk³ad scalony U2008 produkcji

firmy Telefunken (wchodz¹cej

w†sk³ad koncernu Temic). Kostki

U2008 nie naleøy myliÊ ze znan¹

wczeúniej kostk¹ U208, ktÛra rÛw-

nieø mia³a podobne zastosowanie,

ale nie mia³a kilku moøliwoúci,

dostÍpnych wy³¹cznie w†nowszym

uk³adzie U2008. Oba wymienione

uk³ady wywodz¹ siÍ ze znanej od

lat kostki TEA1007, ktÛra rÛwnieø

s³uøy do fazowej regulacji mocy.

Wspomniane trzy uk³ady scalone

maj¹ po osiem nÛøek, ale nie s¹

wzajemnie wymienne. Na rynku

dostÍpnych jest jeszcze kilka po-

dobnych uk³adÛw do fazowej re-

gulacji prÍdkoúci obrotowej silni-

Elektronika Praktyczna 5/98

Regulator obrotów silnika 220V

nia kondensatora blok wyjúciowy

wytwarza impuls, ktÛry podany

na bramkÍ triaka otwiera go,

umoøliwiaj¹c przep³yw pr¹du ob-

ci¹øenia.

NapiÍcie na kondensatorze ma

kszta³t impulsÛw pi³okszta³tnych,

czyli podobnych do zÍbÛw pi³y.

Naleøy zauwaøyÊ, øe kondensator

jest roz³adowywany nie w†mo-

mencie przejúcia napiÍcia sieci

przez zero, ale wczeúniej, dok³ad-

nie w†chwili, gdy napiÍcie na

kondensatorze C (rys. 1) zrÛwna

siÍ z†napiÍciem na suwaku poten-

cjometru. Reguluj¹c to napiÍcie

moøna wiÍc zmieniaÊ opÛünienie

impulsÛw wyzwalaj¹cych triak

w†stosunku do momentu przejúcia

napiÍcia sieci przez zero, a†tym

samym regulowaÊ wartoúÊ sku-

teczn¹ napiÍcia zasilaj¹cego obci¹-

øenie, a wiÍc i†pr¹d obci¹øenia.

Na rys. 2 pokazano blokowy

schemat wewnÍtrzny i†podstawo-

w¹ aplikacjÍ kostki U2008. Uk³ad

scalony U2008 zawiera blok za-

silania, ktÛrego napiÍcie wyjúcio-

we wynosi 14,5..16,5V. Takie teø

jest napiÍcie zasilaj¹ce uk³ady

wewnÍtrzne kostki. NapiÍcie to

jest dostÍpne na nÛøkach 4†i†5.

Jak siÍ ³atwo domyúliÊ, nÛøka

7†to wejúcie synchronizuj¹ce pra-

cÍ uk³adu z†napiÍciem sieci.

Rzeczywiúcie, obwÛd ten wykry-

wa moment przejúcia napiÍcia

sieci przez zero i†zeruje wtedy

wszystkie wewnÍtrzne bloki uk³a-

du.

Naleøy zauwaøyÊ, øe mas¹

(elektrod¹ wspÛln¹, punktem od-

niesienia) jest nÛøka 4, natomiast

napiÍcie zasilaj¹ce (na nÛøce 5)

jest ujemne w†stosunku do masy.

Takie rozwi¹zanie wynika wprost

z†pewnych w³aúciwoúci triaka.

Mianowicie triak moøe byÊ wy-

zwalany impulsami zarÛwno do-

datnimi, jak i†ujemnymi. Jednak

wiÍksz¹ czu³oúÊ wyzwalania osi¹-

ga siÍ przy impulsach ujemnych

- st¹d korzystne jest ujemne na-

piÍcie zasilaj¹ce.

Dlatego teø przebiegi na nÛøce

2 mierzone w†stosunku do masy

bÍd¹ ujemne, czyli naleøy je

narysowaÊ odwrotnie niø pokaza-

Rys. 1. Ogólna zasada regulacji

fazowej.

kÛw (oraz regulacji mocy innych

odbiornikÛw), na przyk³ad U209,

U210, U211 czy U2010. W†niniej-

szym artykule wyczerpuj¹co opi-

sano w³aúciwoúci i†sposÛb wyko-

rzystania uk³adu U2008. OgÛlna

zasada dzia³ania uk³adu regulacji

fazowej zilustrowana jest na rys.

1 .

W†momencie, gdy chwilowa

wartoúÊ napiÍcia sieci energetycz-

nej wynosi zero, kondensator C2

jest na pewno roz³adowany. Po

rozpoczÍciu kaødego pÛ³okresu

przebiegu napiÍcia sieci konden-

sator ten jest ³adowany pr¹dem

o†sta³ej wartoúci. NapiÍcie na kon-

densatorze roúnie liniowo, a†na-

stÍpnie kondensator jest roz³ado-

wywany. W†momencie roz³adowa-

Rys. 2. Blokowy schemat wewnętrzny i podstawowa aplikacja układu

U2008.

Elektronika Praktyczna 5/98

Regulator obrotów silnika 220V

Rys. 3. Kąt zapłonu w funkcji

rezystancji dołączonej do nóżki 6.

pr¹du ³adowania kondensatora C2

przez zmianÍ rezystancji do³¹czo-

nej do koÒcÛwki 6. DziÍki temu

nie trzeba precyzyjnie dobieraÊ

maksymalnych wartoúci napiÍcia

na nÛøce 3†(dobieraj¹c ømudnie

wartoúÊ rezystancji rezystorÛw

w³¹czonych szeregowo z†potencjo-

metrem P1). Moøna zastosowaÊ

standardowe rezystory z†szeregu,

a†potem dla maksymalnego (naj-

bardziej ujemnego) napiÍcia na

nÛøce 3, tak ustawiÊ wartoúÊ

potencjometru montaøowego R8,

by uzyskaÊ maksymalne opÛünie-

nie impulsÛw wyzwalaj¹cych,

a†wiÍc napiÍcie na obci¹øeniu

bliskie lub rÛwne zero.

Inaczej mÛwi¹c, potencjometr

R8 ustala maksymalny k¹t zap³o-

nu triaka, czyli minimalne napiÍ-

cie (i pr¹d) na obci¹øeniu. W†prak-

tycznych zastosowaniach tak usta-

wia siÍ potencjometr montaøowy

R8, aby minimalne napiÍcie na

obci¹øeniu (np. silniku) wynosi³o

0..10V. W†wielu wypadkach to

minimalne napiÍcie wcale nie

musi byÊ rÛwne dok³adnie 0V.

Z† rys. 3 moøna okreúliÊ przybli-

øon¹ wartoúÊ rezystancji do³¹czo-

nej do nÛøki 6, potrzebn¹ do

uzyskania maksymalnego k¹ta za-

p³onu triaka. Przyk³adowo, dla

pojemnoúci C2 rÛwnej 10nF rezys-

tancja ta wynosi oko³o 150k

WiÍksze pojemnoúci i†d³uøsze

czasy trwania impulsu wyzwala-

j¹cego triak mog³yby byÊ potrzeb-

ne w†przypadku obci¹øenia o†cha-

rakterze indukcyjnym. W†takim

obci¹øeniu pr¹d narasta poma³u

i†przy znacznej indukcyjnoúci nie

zd¹øy narosn¹Ê powyøej pr¹du

podtrzymywania triaka (oznacza-

nego w†katalogach I H ). Po zaniku

impulsu wyzwalaj¹cego triak wy-

³¹czy siÍ ze wzglÍdu na zbyt ma³y

pr¹d przewodzenia. Naleøy jednak

pamiÍtaÊ, øe zwiÍkszanie d³ugoúci

impulsu wyzwalaj¹cego oznacza

jednoczeúnie wzrost pr¹du pobie-

ranego przez uk³ad. Wtedy trzeba

zmniejszyÊ wartoúÊ rezystora R1

(rys. 2), by dostarczyÊ potrzebne-

go pr¹du, zwracaj¹c uwagÍ, by by³

to rezystor o†odpowiedniej mocy.

Z† rys. 4a moøna okreúliÊ maksy-

maln¹ wartoúÊ rezystora ograni-

czaj¹cego R1, w†zaleønoúci od

zapotrzebowania na pr¹d (I S -

úredni pobÛr pr¹du). Rys. 4b

no na rys. 1. Analiza napiÍÊ

i†przebiegÛw ujemnych mog³aby

byÊ dla niektÛrych CzytelnikÛw

doúÊ trudna, dlatego na rys. 1†po-

kazano ogÛln¹ zasadÍ dzia³ania,

ilustruj¹c to przebiegami dodatni-

mi.

NapiÍcie na nÛøce 3†(decydu-

j¹ce o†k¹cie zap³onu triaka) jest

podawane z potencjometru P1.

Wed³ug katalogu, zakres napiÍÊ

roboczych na nÛøce 3†moøe wy-

nosiÊ -1..-9V. Na podstawie rys.

1, bez trudu moøna siÍ domyúliÊ,

øe w†kostce U2008 najwiÍksze

opÛünienie i†k¹t zap³onu triaka,

czyli najmniejsze napiÍcie na ob-

ci¹øeniu uzyskuje siÍ przy napiÍ-

ciu na nÛøce 3 rÛwnym -9V. Jak

z†tego widaÊ, potencjometr P1

s³uøy do zmiany napiÍcia wyjúcio-

wego regulatora.

Z†przedstawionych informacji

wynika, øe dla uzyskania potrzeb-

nego zakresu napiÍÊ obci¹øenia

(zwykle 0..95% napiÍcia sieci),

naleøa³oby dok³adnie dobraÊ war-

toúci napiÍÊ na obu koÒcach

potencjometru, by wynosi³y one

-1V i†-9V. Wymaga³oby to doúÊ

precyzyjnego dobrania rezystorÛw,

w³¹czonych szeregowo z†potencjo-

metrem.

Konstruktorzy uk³adu scalone-

go poszli zupe³nie inn¹ drog¹.

Przewidzieli moøliwoúÊ regulacji

Co waøne, czas trwania impul-

sÛw wyzwalaj¹cych triak zaleøy

úciúle od pojemnoúci C2 (rys. 2).

Kaødy nanofarad pojemnoúci C2

wyd³uøa o 9µs czas trwania im-

pulsu wyzwalaj¹cego na nÛøce 8.

Przyk³adowo dla pojemnoúci C2

rÛwnej 10nF, d³ugoúÊ impulsu

wyzwalaj¹cego wyniesie:

t p = 9

Rys. 5. Dobór prądu bramki triaka.

Jak widaÊ z†rys. 3, proponowa-

ne przez producenta wartoúci po-

jemnoúci C2 mieszcz¹ siÍ w†zakre-

sie 1,5nF..33nF.

s/nF * 10nF = 90

pokazuje, jaka musi byÊ obci¹øal-

noúÊ (moc) takiego rezystora.

W†praktyce, zamiast zwiÍksza-

nia d³ugoúci impulsu wyzwalaj¹-

cego (przez zwiÍkszanie C2), na-

leøy raczej rÛwnolegle z†obci¹øe-

niem indukcyjnym w³¹czyÊ szere-

gowy obwÛd RC tak dobrany, by

po wyzwoleniu triaka przez ca³y

czas zapewniÊ przep³yw pr¹du

o†wartoúci powyøej pr¹du pod-

trzymywania triaka I H (najpierw

przez obwÛd RC, potem przez

obci¹øenie indukcyjne).

Rys. 5 pozwala dobraÊ wartoúÊ

rezystancji rezystora ograniczaj¹-

cego pr¹d impulsu wyzwalaj¹cego

(w³¹czonego miÍdzy nÛøk¹ 8

a†bramk¹ triaka), w†zaleønoúci od

katalogowego pr¹du wyzwalania

danego triaka (I GT ).

Powyøej omÛwiono ogÛlnie

dzia³anie uk³adu U2008 i†jemu

podobnych. Kostka ta ma jednak

Rys. 4. Dobór rezystora ograniczającego.

Elektronika Praktyczna 5/98

Regulator obrotów silnika 220V

Rys. 6. Przebiegi napięcia i prądu

w obwodzie z indukcyjnością.

formatorem, za pomoc¹ pros-

tego uk³adu steruj¹cego z†tria-

kiem i†diakiem), uk³ad steru-

j¹cy powinien byÊ wyposaøo-

ny w†czujnik pr¹du, ktÛry

zapobiega³by wytworzeniu im-

pulsu wyzwalaj¹cego przed

zanikiem ìspÛünionegoî pr¹-

du z†poprzedniego pÛ³okresu.

Chodzi o†to, by po zmianie

biegunowoúci napiÍcia sieci,

impuls wyzwalaj¹cy nie po-

jawi³ siÍ dopÛki nie zaniknie

ìopÛünionyî pr¹d z†poprzed-

niego pÛ³okresu. Zilustrowa-

no to na rys. 7 . Dodatkowy

obwÛd zabezpieczaj¹cy nie

powinien dopuúciÊ, by im-

puls wyzwalaj¹cy pojawi³ siÍ

w†czasie, ktÛry na rys. 7†zazna-

czono na czerwono, bo w†tym

czasie przez obci¹øenie i†triak

p³ynie jeszcze taki ìspÛünionyî

pr¹d.

We wczeúniejszych uk³adach

scalonych regulatorÛw, na przy-

k³ad TEA1007 czy nawet w†now-

szym U208, specjalny obwÛd (wy-

korzystuj¹cy jedn¹ nÛøkÍ kostki

i†rezystor) monitorowa³ napiÍcie

na triaku. Jeúli po przejúciu na-

piÍcia sieci przez zero napiÍcie

na triaku by³o ma³e, rzÍdu 1..2V,

to znaczy, øe triak nie zosta³

zablokowany i†p³ynie przezeÒ

pr¹d. Taki obwÛd blokowa³ uk³ad

wytwarzania impulsÛw do czasu,

aø napiÍcie na triaku zaczyna³o

rosn¹Ê, to znaczy, øe triak by³

zablokowany.

W†uk³adzie U2008 zastosowa-

no znacznie ciekawszy sposÛb

monitorowania pr¹du. Nie potrze-

ba juø specjalnej koÒcÛwki ani

rezystora. WewnÍtrzny obwÛd do-

³¹czony do nÛøki 8†kontroluje na-

piÍcie na bramce triaka.

Jeúli napiÍcie to jest

wyøsze niø 40mV, to

triak przewodzi pr¹d.

Dodatkow¹ zalet¹

uk³adu jest moøliwoúÊ

wprowadzenia obwodu

tzw. miÍkkiego startu.

To znaczy, øe po w³¹-

czeniu zasilania, nawet

gdy potencjometr regu-

lacyjny P1 jest ustawio-

ny na maksymaln¹

prÍdkoúÊ obrotow¹, sil-

nik nie szarpnie gwa³-

townie, tylko bÍdzie po-

ma³u zwiÍksza³ prÍd-

koúÊ obrotow¹ od zera

do nastawionej wartoúci. Funkcja

ta dostÍpna jest po zastosowaniu

jednego kondensatora. Zostanie to

omÛwione w†dalszej czÍúci arty-

ku³u.

Uk³ad ma takøe wewnÍtrzne

obwody zerowania, gwarantuj¹ce

poprawn¹ pracÍ i†brak przypadko-

wych impulsÛw tuø po w³¹czeniu

napiÍcia zasilaj¹cego.

Jak wspomniano, impulsy wy-

zwalaj¹ce podawane na bramkÍ

triaka s¹ krÛtkie, trwaj¹ jedynie

dziesi¹tki mikrosekund. Moøe siÍ

wiÍc zdarzyÊ, øe impuls wyzwa-

laj¹cy pojawi siÍ w†momencie,

gdy w†sterowanym silniku szczot-

ki przez u³amek sekundy nie

dotyka³y komutatora, albo teø im-

puls wyzwalaj¹cy pojawi³ siÍ

w†momencie krÛtkiego zak³Ûcenia

w†przebiegu napiÍcia sieci. W†ta-

kich przypadkach triak nie zosta³-

by otworzony, bo przecieø warun-

kiem trwa³ego otwarcia jest poja-

wienie siÍ pr¹du w†obwodzie

g³Ûwnym jeszcze podczas trwania

impulsu wyzwalaj¹cego.

Konstruktorzy kostki U2008 po-

myúleli takøe o†takich sytuacjach

i†wyposaøyli swÛj uk³ad w†obwÛd

ponownego wyzwalania (ang. ret-

rigger). Jeúli triak nie zosta³ ot-

warty impulsem wyzwalaj¹cym

(co uk³ad stwierdzi, monitoruj¹c

napiÍcie na jego bramce), po

czasie najwyøej kilkuset mikrose-

kund pojawi siÍ nastÍpny impuls

wyzwalaj¹cy. Jeúli i†on nie otwo-

rzy triaka, po kolejnych kilkuset

mikrosekundach pojawi siÍ kolej-

ny impuls, a†potem nastÍpne.

Pocz¹tkuj¹cym taki sposÛb pra-

cy uk³adu moøe wydawaÊ siÍ

skutecznym lekarstwem na prob-

lem obci¹øenia indukcyjnego i†po-

szereg innych, bardzo interesuj¹-

cych w³aúciwoúci i†moøliwoúci.

Dodatkowe informacje

o†uk³adzie U2008

Przy sterowaniu obci¹øeÒ

o†charakterze indukcyjnym wystÍ-

puje nie tylko problem d³ugoúci

impulsu wyzwalaj¹cego, w†czasie

ktÛrego pr¹d obci¹øenia powinien

narosn¹Ê do wartoúci I H uøytego

triaka. Trzeba pamiÍtaÊ, øe w†in-

dukcyjnoúci pr¹d opÛünia siÍ

wzglÍdem napiÍcia, a†wiÍc pr¹d

obci¹øenia bÍdzie p³yn¹³ przez

triak jeszcze w†czasie, gdy napiÍ-

cie sieci zmieni juø biegunowoúÊ

(po najbliøszym przejúciu przez

zero). Ilustruje to rys. 6 . Jak

podano wczeúniej, obwÛd syn-

chronizacji zeruje wewnÍtrzne ob-

wody w†momencie przejúcia na-

piÍcia sieci przez zero. Po takim

wyzerowaniu uk³ad jest gotowy

do wytworzenia nastÍpnego im-

pulsu wyzwalaj¹cego triak. Jeúli

jednak taki impuls zostanie po-

dany na bramkÍ triaka w†czasie,

gdy przez ten triak p³ynie jeszcze

ìspÛünionyî pr¹d z†poprzedniego

pÛ³okresu, to bÍdzie to impuls

stracony - triak jest przecieø ot-

warty i†przewodzi aø do chwili,

gdy pr¹d przewodzenia zmniejszy

siÍ praktycznie do zera. Natomiast

po zaniku pr¹du trak nie zostanie

otwarty, bo w†tym pÛ³okresie nie

pojawi siÍ juø nastÍpny impuls

wyzwalaj¹cy. Triak zostanie ot-

warty dopiero w†nastÍpnym pÛ³-

okresie.

Aby unikn¹Ê takiego nieprzy-

jemnego zjawiska (wystÍpuj¹cego

powszechnie przy sterowaniu ob-

ci¹øeniem indukcyjnym, np. trans-

Rys. 7. Działanie obwodu zabezpieczającego

przed zbyt wczesnym wyzwalaniem.

Elektronika Praktyczna 5/98

Regulator obrotów silnika 220V

Rys. 8. Charakterystyki końcówki 3 pracującej jako wyjście.

A1007 czy nawet uk³ad U208, nie

maj¹ takich interesuj¹cych moøli-

woúci kompensacji.

Uk³ad U2008 ma wiÍc obwody

umoøliwiaj¹ce automatyczn¹ ko-

rekcjÍ wysterowania triaka w†za-

leønoúci od napiÍcia zasilaj¹cego

i†pr¹du. Przyk³adowo, jeúli napiÍ-

cie zasilaj¹ce zmniejszy siÍ

o†10..20%, co jest moøliwe i†praw-

dopodobne, obwÛd kompensacji

napiÍciowej automatycznie zmniej-

szy k¹t wysterowania triaka (bÍ-

dzie go trochÍ wczeúniej otwie-

ra³), czyli utrzyma na obci¹øeniu

sta³¹ wartoúÊ napiÍcia i†prÍdkoúci

obrotowej, byleby tylko triak nie

by³ otwierany od razu na pocz¹t-

ku pÛ³okresu.

Podobnie dzia³a obwÛd kom-

pensacji pr¹du obci¹øenia. Wzrost

pr¹du obci¹øenia wskazuje na

silne obci¹øenie mechaniczne sil-

nika, czyli zmniejszenie prÍdkoúci

obrotowej. ObwÛd monitoruj¹cy

pr¹d obci¹øenia zmniejsza k¹t

wysterowania triaka, czyli zwiÍk-

szy dodatkowo napiÍcie zasilaj¹ce

i†pr¹d, aby takøe przy duøym

obci¹øeniu utrzymaÊ moøliwie sta-

³¹ prÍdkoúÊ obrotow¹. W³aúnie te

bardzo interesuj¹ce funkcje mog¹

byÊ zrealizowane dziÍki obecnoúci

potencjometru R10.

Kompensacja napiÍciowa zre-

alizowana jest dziÍki pr¹dowi p³y-

n¹cemu w†obwodzie nÛøki 7.

Wczeúniej podano, øe nÛøka ta

s³uøy przede wszystkim do syn-

chronizacji przy przechodzeniu

napiÍcia sieci przez zero. Teraz

okazuje siÍ, øe pe³ni ona takøe

inn¹ rolÍ: wartoúÊ pr¹du p³yn¹-

cego przez rezystor R2 informuje

o†wartoúci napiÍcia sieci. Pr¹d

p³yn¹cy przez rezystor R2 jest

prostowany dwupo³Ûwkowo, a†po

wyprostowaniu i†przetworzeniu,

na wyjúciu 3 pojawia siÍ odpo-

wiadaj¹cy mu pr¹d wp³ywaj¹cy,

tyle, øe kilkunastokrotnie zmniej-

szony. W†zasadzie sprawa jest

bardzo prosta: pr¹d (sta³y, wp³y-

waj¹cy) wskazuj¹cy wartoúÊ na-

piÍcia sieci, pojawiaj¹cy siÍ na

nÛøce 3†jest 17-krotnie (14..20-

krotnie) mniejszy niø pr¹d (zmien-

ny) p³yn¹cy przez rezystor R1.

Zmieniaj¹c stosunek rezystancji

R10 i†R2 (rys. 2) moøna dobraÊ

taki wspÛ³czynnik kompensacji,

aby przy zmianie napiÍcia sieci,

prÍdkoúÊ obrotowa pozostawa³a

sta³a.

wolnego narastania pr¹du.

W†rzeczywistoúci niewiele to po-

maga, bo impulsy wyzwalaj¹ce

nadal s¹ krÛtkie i†pr¹d w†obci¹-

øeniu nadal nie zd¹øy narosn¹Ê

do potrzebnej wartoúci podtrzy-

mywania. Jak wspomniano, lekar-

stwem na obci¹øenie o†charakte-

rze silnie indukcyjnym jest odpo-

wiedni obwÛd RC w³¹czony rÛw-

nolegle z†obci¹øeniem. W†prakty-

ce nie trzeba siÍ tego obawiaÊ -

problem praktycznie nie wystÍpu-

je w†przypadku silnikÛw, a†mÛg³-

by daÊ o†sobie znaÊ w†zupe³nie

nietypowych zastosowaniach, na

przyk³ad przy prÛbie umieszcze-

nia triaka po stronie pierwotnej

transformatora.

Wnikliwych CzytelnikÛw na

pewno zainteresuje, dlaczego po-

miÍdzy potencjometrem P1, a†nÛø-

k¹ 3†w³¹czono potencjometr mon-

taøowy R10 (rys. 2). W†ogromnej

wiÍkszoúci uk³adÛw wejúcia steru-

j¹ce pobieraj¹ bardzo ma³y pr¹d,

rzÍdu u³amkÛw mikroampera lub

nawet pojedynczych nanoampe-

rÛw. W†takim wypadku wstawia-

nie szeregowego rezystora miÍdzy

potencjometrem a†uk³adem zupe³-

nie mija siÍ z†celem, bo spadek

napiÍcia na tej dodatkowej rezys-

tancji jest znikomy. ObecnoúÊ po-

tencjometru w†uk³adzie z†rys.

2†wskazuje, øe w†obwodzie koÒ-

cÛwki 3†p³yn¹ pr¹dy o†wartoú-

ciach przynajmniej rzÍdu setek

mikroamperÛw. Tak jest w†istocie

i†nie jest to przypadek.

KoÒcÛwka 3†nie jest bowiem

prostym wejúciem, ale jest jedno-

czeúnie wejúciem i†wyjúciem. Wej-

úciem, bo k¹t fazowy (opÛünienie

wyzwalania triaka) jest wyznaczo-

ny przez napiÍcie na tej nÛøce,

i†wyjúciem, bo koÒcÛwka ta moøe

byÊ ürÛd³em pr¹du. W³aúnie ten

pr¹d wywo³a spadek napiÍcia na

rezystancji R10. Spadek ten doda

siÍ lub odejmie od napiÍcia na

suwaku potencjometru P1, a†tym

samym zmieni k¹t wysterowania

triaka. DziÍki temu pr¹dowi p³y-

n¹cemu przez nÛøkÍ 3 i†spadkowi

napiÍcia, jaki wywo³uje na rezys-

tancji R10, moøliwa jest podwÛjna

kompensacja: napiÍciowa i†pr¹do-

wa.

Przez nÛøkÍ 3, w†warunkach

powiedzmy w†duøym uproszcze-

niu ìspoczynkowychî, nie p³ynie

øaden pr¹d i†napiÍcie steruj¹ce,

okreúlaj¹ce k¹t wyzwolenia triaka,

jest dok³adnie rÛwne napiÍciu na

suwaku potencjometru P1. Jeúli

jednak napiÍcie sieci obniøy siÍ,

to wskutek dzia³ania obwodu kom-

pensacji napiÍciowej pojawi siÍ

pr¹d wyp³ywaj¹cy z†wyjúcia, ktÛ-

ry spowoduje spadek napiÍcia na

rezystancji potencjometru monta-

øowego R10 i†zmianÍ napiÍcia na

nÛøce 3†w†kierunku masy, co

zmniejszy k¹t wysterowania triaka

i†utrzymanie niezmiennej wartoúci

napiÍcia na obci¹øeniu.

Jeúli z†kolei obwÛd monitoro-

wania pr¹du obci¹øenia wykryje

wzrost pr¹du, to na wyjúciu 3†po-

jawi siÍ pr¹d, takøe wyp³ywaj¹cy

z†tego wyjúcia, co rÛwnieø spowo-

duje spadek napiÍcia na rezystan-

cji R10 i†przesuniÍcie napiÍcia na

nÛøce 3 w†stronÍ masy i†zwiÍk-

szenie napiÍcia na obci¹øeniu (ca-

³y czas naleøy pamiÍtaÊ, øe uk³ad

jest zasilany napiÍciem ujemnym).

Powyøszy opis jest uproszczo-

ny i†ma wyjaúniÊ zasadÍ kompen-

sacji. W†rzeczywistoúci obwody

kompensacji napiÍcia sieci i†pr¹-

du obci¹øenia pracuj¹ ci¹gle

i†wspÛ³dzia³aj¹ ze sob¹.

Prostsze uk³ady regulacji, choÊ-

by znacznie starsza kostka TE-

Elektronika Praktyczna 5/98

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: