基于Variac的直流并联电机控制器电路

下面介绍的简单直流并联电机控制器电路使用variac。这种设计有助于轻弹开关在任何阶段立即停止电机，同时反转电机方向。它还为电机提供高精度的速度控制。

概述

用于小型串联电机的TRIAC和SCR半波电机控制器非常受欢迎且价格便宜，它们已经成为便携式电动工具和紧凑型电器的一部分。

话虽如此，1/4 和 1/3 HP 的较大直流电机的电子速度控制实际上更复杂。

此外，该马力范围内的大型直流并联电机是电机行业的最爱，从阁楼风扇到钻床;尽管基本上所有这些类型的电机都是交流感应电机，但只有一个速度，或者可能有几个可变速度。

虽然 1/3 马力、1750 RPmin、117 伏并联绕组直流电机可能很昂贵，但它可能物有所值，您可以在剩余市场上找到一些。

通过适当的速度控制，这些直流电机可以成为一件美妙的事情，操作钻床或车床。

直流并联电机的工作原理

直流并联电机几乎以恒定速度运行，与负载无关。这些电机通常用于工业应用，通常在启动情况不严重的情况下是首选。

并联绕组电机速度可以通过几种方法控制：首先，通过将电阻与电机电枢串联，这可能会因此降低其速度;其次，通过将电阻与现场接线串联，其中速度可能随着负载的变化而变化。在后一种情况下，速度将在给定设置下保持几乎稳定，并在控制器上负载。后者被认为是最常用于可调速设施，例如机床。

并联电机可能是当今工业中发现的最广泛的直流电机。并联电机基本上由标记为A1和A2的电枢以及标记为F1和F2的励磁线组成。

并联磁场中的绕组由几匝细线组成，有助于降低并联场电流和合理的电枢电流。并联直流电机允许启动扭矩，该扭矩可能随负载规格而变化，这可以通过精确控制并联场电压来抵消。

励磁线圈的重要性

如果并联电机中的励磁线圈被切断，它可能会有所加速，直到反电动势上升到足以关闭产生扭矩电流的水平。简而言之，并联电机在失去磁场时永远不会自行损坏，但完成工作所需的扭矩功率将被简单地移除，导致电机失去其设计的主要功能。

直流并联电机的几个典型应用是机械车间车床和工业生产线，这些生产线需要对电机的速度和扭矩进行关键控制。

主要特点

该电路的主要特点是，您可以切换速度控制的速度旋钮，以及动态制动功能，使您能够几乎立即停止重型电机;无需等待，因为汽车滑行。

如下图所示，基于变速器的直流并联电机速度控制电路在这些 1/3 马力的直流电机之一上运行良好，只要它的额定电压与输入电源匹配，它是并联绕组的，并且在 100% 负载下以最大约 3 安培的电流工作，它控制什么类型的电机并不重要。

使用可变自变压器

所示电路包含一个许多工程师可能认为相当粗糙和老式的器件，是的，它是可变自耦变压器。

在众多有用的功能中，variac将为您的大功率电机提供强大的制动，它可以在不依赖反馈回路的情况下工作：这确保了最小的不稳定性或与不同形式的电机不兼容或机械负载的差异。

工作原理

在基于变速器的直流并联速度控制电路中。如图1所示，半波整流器D1为直流电机提供分流场。滤波电容C提供必要的电压，并消除未滤波现场电源可能存在的操作中的任何不稳定性。可变自耦变压器T调节电枢电压，从而调节电机的速度。

变量的输出被提供给标准桥，整流器D2。整流器输出通过开关接通 117 伏交流继电器 K 的常开触点提供给电机电枢。

每当电机需要停止时，“Run”开关 S2 就会打开，该开关会通过其常闭触点进行切换，并将电枢上的动态制动电阻 R 连接起来。

在发动机滑行期间，它的功能类似于直流发电机。由于is产生的功率在电阻R中耗散，导致电机充分加载，这迫使电机突然停止。

考虑到电机励磁线圈需要通电才能实现制动动作，因此包括一个独立的开关S1用于现场供电。

因此，当系统运行时，S1 保持打开状态，使指示灯成为警告灯。常规 1/3 马力并联电机所需的磁场能量仅为 35 瓦左右，因为磁场电阻通常以大约 400 欧姆的功率工作。

电机规格

现场电流可以接近350 mA。1/3 hp 电机的额定满载电流接近 3 安培直流电，约为同等交流感应电机消耗的线路电流的 50%。

并联直流电机的功率因数为 100%，效率特别高。除制动电阻R外，每个部件均在不加热的情况下运行。如果电机运行具有巨大飞轮效应的负载，并以更高的速度反复停止，电阻器将需要将大量动能转化为热量。对于钻床等低惯性负载，电阻器可能不会遇到任何加热问题。

继电器 K 的触点额定电流必须不低于 10 安培。制动电流通常过大，尽管出现时间很短;初始浪涌往往很大，因为电枢的直流电阻通常只有一欧姆或两欧姆。毫不奇怪，电机的工作电流受到其产生的回馈量的限制。

施工和安全提示

上面演示的直流并联电机控制器电路可以构建在6“x 6”x 6“的金属电源箱中。

考虑到整个电路在电源线电压下对地很热，注意绝缘和接地对于基本安全至关重要。电源线必须是 3 线接地类型。

绿色地线必须连接到金属盒，然后通过连接到电机框架。请不要忽视或忽视使用保险丝。

SCR 控制与可变控制

可变自耦变压器或可变变压器非常坚固耐用。这些器件的输出是低阻抗的，因此，电枢电压为负载电流的变化提供了出色的调节。

导通角较小的SCR开关模式电路自然是相当高的阻抗源，因此具有较差的调节特性。

因此，使用SCR的电机控制器包括专门设计的反馈回路，这使得点火脉冲的相位主要基于电机的背面以及控制电位器调整。

精心设计的全波SCR控制确实非常好，但实际上其设计很复杂。在 1/3 马力范围内，可变自耦变压器电路简单、高效且易于用户组装。

在电机上的机械负载惯量降低的情况下，偶尔将“运行”开关、S2 和控制全部从“待机”开关 S1 中省略是明智的。

由于电机励磁绕组内的剩余磁通量，主动制动可能会在一定程度上继续完成这项工作。

只要可以实现这一点，它就提供了没有“待机”可靠性的好处;一切都关闭，直到主开关 S1 打开。

如果电机需要反向旋转，只需在电枢电源和电枢上配置一个 d.p.d.t. 开关，连接纵横交错的操作。