Snelheidsregelaar
voor universele motoren
Motorregeling
Snelheidsregelaars voor universele motoren zijn gemakkelijk te maken met een paar onderdelen.


Snelheidsregelaar voor universele motor

De universele motor wordt gebruikt voor relatief lage vermogens en heeft geen wisselspanning nodig. De motor wordt in veel huishoudelijke toepassingen gebruikt (boormachines, scheerapparaten, stofzuigers,...) Het is redelijk eenvoudig om een snelheidsregelaar bij te voegen. Een snelheidsregelaar voor een universele motor is veel eenvoudiger dan een regelaar voor een asynchrone motor die een regelaar nodig heeft waarbij zowel de frekwentie als de spanning ingesteld kan worden.

Bij een universele motor wordt de rotatiesnelheid bepaald door de ankerspanning en het koppel door de veldspanning. Universele motoren zijn vaak in serie gewikkeld en je kan de snelheid niet veranderen zonder ook het koppel te veranderen.

De schakeling met triac laat de stroom door naar de motor gedurende een kortere of langere tijd tijdens de periode. Als de spanning nul is, is ook de triac onderbroken. Door een puls naar de triac te sturen schakelt de triac en krijgt de motor spanning totdat de netspanning weer door nul gaat. Door de fase (tijdstip van ontsteking) te verschuiven kan er minder of meer stroom naar de motor lopen.

C1 en C2 zijn filters om storingen die door de koolborstels veroorzaakt worden te onderdrukken. De spoel L1 zorgt ervoor dat de storingen niet in het electronisch gedeelte geraken. R2 en P1 bepalen de snelheid waarmee de condensator C3 opgeladen wordt. De spanning wordt doorgegeven aan C4. Als de spanning een bepaalde waarde overschrijdt (typisch 28V), dan gaat de diac T2 in geleiding. De condensator C4 wordt ontladen via de triac T1 die in geleiding komt. De triac blijft geleiden totdat de stroom beneden een bepaalde waarde komt.

Deze schakeling heeft een beperkte snelheidsstabilisatie: de draaiende motor produceert een tegen electromotorische kracht (tegen-EMK) met tegengestelde polariteit (dynamo effekt). De netspanning wordt daardoor verminderd met de tegen-EMK (die afhangt van de motorsnelheid), waardoor de triac later in geleiding komt als de motorsnelheid hoger wordt (bij eenzelfde petentiometerinstelling).

Deze schakeling wordt enorm veel gebruikt bij motoren met een klein vermogen. Een nadeel is dat het motorkoppel zwakker wordt als de voedingsspanning lager wordt, maar dit nadeel is van weinig belang voor d elage vermogens. Het effekt wordt trouwens gedeeltelijk teniet gedaan door het natuurlijk koppel van de motor die hoger ligt bij lage snelheden. Voor hogere vermogens gebruikt men echter een sturing met gelijkspanning.

De tweede schakeling houdt meer rekening met de motorsnelheid. De thyristor gaat in geleiding als de instelspanning hoger is dan de tegen-EMK van de motor. Omdat men hier een thyristor gebruikt is het beschikbaar vermogen beperkt tot 50% van het nominaal vermogen. Met een schakelaar kan men naar 100% schakelen, maar de regelaar zelf laat slechts een regeling van 0 tot 50% toe.

Men kan de wisselspanning gelijkrichten en het systeem zal werken met een vermogen van 0 tot 100%, maar met het risico dat de thyristor niet uit geleiding gaat op het einde van de periode. Men geeft er de voorkeur aan een complexere regeling te gebruiken die beter voldoet.

Eenmaal dat men naar gelijkspanning overschakelt kan men een aparte voeding voorzien voor de veldwikkeling en het anker. Dit is niet mogelijk met wisselspanning omdat er faseverschillen ontstaan tussen de veldwikkeling en de rotorwikkeling. Als de motor met gelijkspanning gevoed wordt bekomt men een wat hoger rendement (geen ijzerverliezen in de stator). Zo'n schakeling wordt daarom gebruikt voor vermogens boven de 1.5kW.

De netspanning wordt gelijkgericht. Men moet met een monofasig net werken zodat de spanning nul kan worden om de thyristor te doen uitschakelen. De veldwikkeling krijgt direct zijn voeding van het net (gelijkgericht). Men moet een motor gebruiken die daarvoor geschikt is. De thyristor stuurt enkel de stroom door het anker (en dus het toerental).

Diode D3 is een vrijloopdiode om de stroom in het anker op te vangen als de thyristor uit geleiding gaat. Diode D1 en weerstand R1 (lage waarde) ontladen de condensator C als de voedingsspanning nul volt wordt. De regelaar wordt aangesloten aan de minpool van het anker (en niet aan de pluspool van de voeding) zodat de tegen-EMK gebruikt kan worden om de motorsnelheid te stabiliseren.

De motor moet geschikt zijn voor een dergelijke toepassing, waarbij de veldstroom maximaal is en de ankerstroom nul is: de motor draait niet en er is geen geforceerde luchtkoeling. De veldwikkeling kan warm worden en men moet meestal een aparte ventilator voorzien. De veldwikkeling bestaat uit veel wikkelingen van dunne draad om een sterk veld te bekomen met een lage stroom.

Men gebruikt meestal het eerste schema vanwege zijn eenvoud en betrouwbaarheid. Je zal deze schakeling terugvinden in regelbare boormachines en stofzuigers. De tweede schakeling wordt bijna niet meer gebruikt. De derde schakeling wordt gebruikt in situaties waarbij men een hoog koppel moet hebben op alle snelheden.

Snelheidsregelaar bij gelijkspanning

Boormachines op accu kunnen ook uitgerust worden met een regelaar. De gebruikte motort is hier ook een universele motor vanwege zijn hoog vermogen in ene klein volume. Men kan hier echter geen thyristor of triac gebruiken omdat men met gelijkspanning werkt. Eenmaal de thyristor in geleiding is er geen manier om die uit geleiding te brengen.

Men gebruikt in de plaats een schakeltransistor (mosfet) die aan- en uitgeschakeld wordt op een hoge frekwentie. De zelfinductie van de spoel zorgt ervoor dat de stroom uitgemiddeld wordt (vrijloopdiode niet vergeten!). het vermogen dat van de batterij naar de motor gestuurd wordt hangt af van de puls-pauze verhouding.

Er is een feedback systeem nodig als met het motortoerental wenst te stabiliseren: aangezien de potentiometer het vermogen dat naar de motor gestuurd wordt bepaalt, zakt het toerental als de belasting hoger wordt. De feedback regeling (met opnemer) zorgt ervoor dat het toerental constant wordt gehouden ongeacht de belasting.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's