Тиристорный регулятор напряжения (ШИП)

Значит так господа существует такая вещь называют широтно-импульсный преобразователь. Или тиристорный регулятор напряжения. Так вот сея схема позволяет осуществить регулировку оборотов вентиляторов от 0 до номинала. Причем схема была собрана на кафедре и опробована на двигателе. Существует возможность регулировки направления вращения. Удавалось получить скорость вращения 10-15 в минуту. Дальше просто резюк переменный не позволял. Кого интересует могу выложить схему и описалово.

Ну сами напросились...

Широтно-импульсный преобразователь – устройство, предназначенное для регулирования частоты вращения двигателя не плавным изменением питающего напряжения, а подачей кратковременных импульсов на якорную обмотку двигателя.
Схема, поясняющая этот способ регулирования, приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема импульсного регулирования частоты вращения двигателя.

Цепь обмотки якоря двигателя независимого возбуждения периодически подключается к источнику напряжения ключом К. При замыкании цепи якоря на время t1 к обмотке якоря подводится напряжение U = Uном при этом ток нарастает до значения Imax (см. рис. 2).

При размыкании ключа ток уменьшается, достигая значения Imin, замыкаясь через диод VD. При следующем замыкании ключа К ток в якоре вновь достигает значения Imax и т.д. Таким образом, к цепи обмотки якоря подводятся импульсы напряжения, амплитудное значение которых равно напряжению U источника.

Рис. 2. Графики U = f(t), I = f(t) при импульсном регулировании частоты вращения двигателя.

Рис. 3. Принципиальная схема при импульсном регулировании частоты
вращения двигателя с тиристорным ключом.

Рис. 4. Принципиальная схема тиристорного ШИП.

Последовательное коммутирующее устройство, состоящее из вспомогательного тиристора VSK, конденсатора CК и дросселя LК, в моменты подачи на тиристор VSK импульсов гасит в зависимости от направления вращения либо тиристор VS2, либо тиристор VS4. Тиристоры VS1 и VS3 не запираются, обеспечивая замыкание цепи для тока якоря iЯ во время паузы t = (T ? t1). На рис. 4 пунктиром показан ток iЯ, замыкающийся под действием ЭДС якоря через VS1 и диод VD2 (при реверсе этот ток замыкается через тиристор VS3 и диод VD1). Зарядка коммутирующего конденсатора происходит через диод VDK и дроссель LK от напряжения сети U.
Реверсивное управление двигателем при импульсном методе можно осуществить по мостовой схеме ШИП (рис.5), образованной четырьмя транзисторными ключами, к одной диагонали подведено напряжение питающей сети, а к другой присоединен якорь двигателя. Такая схема используется при относительной невысокой мощности двигателя до 300 Вт.
Диоды служат для замыкания цепи якоря через источник напряжения в те отрезки времени, когда ток якоря течет под действием ЭДС самоиндукции навстречу напряжению источника.
Ключи работают попарно, т.е. на интервале t1 замкнуты ключи VT1 и VT3 и на верхний зажим якоря подан плюс, а на интервале t2 замкнуты ключи VT2 и VT4 и на верхний зажим подан минус источника.

Рис. 5. Мостовая схема ШИП.

Основные характеристики двигателя:
U = 29 В;
P2 ном = 6,47 В;
Nном = 9000 об/мин;
Мном = 6,86 мН*м;
Мп = 34,3 мН*м;
Iном = 0,75 А;
Iп = 5 А;
КПД = 30 %.
ШИП состоит из:
генератора пилообразных импульсов G, реализованного на полевом транзисторе;
трех операционных усилителей: DA2, DA3 – включенных по схеме компаратора, DA1 – по схеме инвертора;
двух оконечных усилителей У1 и У2.
Генератор импульсов создает пилообразное напряжение. Компараторы DA2 и DA3 сравнивают его с опорным, и вырабатывают управляющие импульсы (на DA2 пилообразное напряжение попадает после инвертора DA1). У1 и У2 усиливают управляющие импульсы и в зависимости от их разности (разность потенциалов между KT6 и KT7) двигатель вращается в ту или другую сторону (зависит от знака разности) с частотой определяемой шириной импульса (зависит от уровня напряжения).

Рис. 6. Генератор пилообразных импульсов.

Рис. 7. Эмиттерный повторитель.

Рис. 8. Инвертор на ИМС К553УД2.

Рис. 9. Задатчик опорного напряжения.

Рис. 10. Компараторы D2 и D3 на ИМС К553УД2.

Рис. 11. Схема подавления помех высокой частоты.

Силовая часть привода с ШИП реализована схемой показанной на рис. 12. Транзисторы VT6, VT10 и VT7, VT11 имеют p-n-p проводимость, т.е. они открываются низким уровнем напряжения на базе и закрываются высоким. При приложении к базам транзисторов VT8, VT12 и VT9, VT13 низкого уровня напряжения двигатель не вращается т.к. разность потенциалов точек КТ6 и КТ7 равна нулю. Когда на базу транзистора VT9 (и VT13) подается высокий, а на базу VT8 (и VT12) низкий уровень в цепи течет ток. Открытые транзисторы VT9, VT13 создают на базах VT7, VT11 низкий уровень и открывают их; в свою очередь закрытые VT8, VT12 удерживают в закрытом состоянии VT6, VT10. Ток проделывает следующий путь: +12V – эмиттерно-коллекторный переход VT7, VT11 – двигатель – коллекторно-эмиттерный переход VT9, VT13, -12V. Так работает одно плечо и двигатель вращается в одну сторону, при изменении потенциалов на входе схемы на противоположные работает другое плечо: VT6, VT10 – VT8, VT12 и двигатель вращается в другую сторону.