Помогите советом по схеме плавного пуска двигателя постоянного тока

Помогите советом по схеме плавного пуска двигателя постоянного тока

Добрй день, форумчане-харьковчане!

В на Чипмейкере об электрификации распашных ворот столкнулся с проблемой плавного пуска двигателя мощностью 90 ватт 12 вольт 3000 об\мин на постоянных магнитах (мотор отопителя Мсквич 2141\Газель).
В связи с этим ищу подходящую схему. Сам проэктировать и рассчитвать номиналы элементов схем пока еще не умею, поэтому прошу помощи у знающих людей. Точнее интересует данная схема работоспособна, и подойдет для этой цели? Схему выложу ниже. Собрать думаю сумею. Схема относительно не сложная для меня.




Еще пару слов о двигателях.
По паспорту 12В х 15А х КПД (50%?) = 90 ватт мощности на валу. Удивляет даже не низкий КПД в 50 % для электромотора (постоянне магниты) а то что на самом деле потребляемый ток мотором на холостом ходу 1,8 ампер, при средней нагрузке примерно 5-7 ампер, при почти заторможеном валу - 8-10 А. Наверное производители обманули с мощностью, но это не старшно, даже той мощности что он выдает хватит с двоекратным запасом. Пускать планируется два двигателя одновременно подключеннх параллельно.
Можно по ней собрать регулятор оборотов с плавным пуском? Плавность набора оборотов на ней зависит от С3 насколько я понимаю, а сами обороты выставляются переменным резистором R3.
Буду благодарен за любую помощь и совет. Собственно требуется экспертное заключение жизнеспособна схема, стоит лии с ней начинать заморачиваться?

у меня щас похожая схема обеспечивает плавный старт свечения ленты диодов ))) чисто в интеръере

Плавный пуск не применеяют в нагруженных двигателях. Он, плавный пуск, применяют для нагрузок типа вентилятора. Для ворот без редуктора двигатель должен на порядок мощнее, чем для двигателя с редуктором.

Двигатель как раз приводит в действие редуктор. Родной двигатель был вообще с нулевым пусковым моментом. Двиг 50 ватт с конденсатором на 220 воль. Легким нажатием пальца на вал делал пуск старого двигателя невозможным. Поэтому и поменял на этот. Редуктор с передаточным примерно 1420:1.

Так как насчет схемы - жизнеспособна?

Данная схема (если её перевернуть кверх ногами) предполагает, что пока конденсатор заряжается через делитель, то регулирующий элемент висит в активном режиме, а при достижении напряжения отпирания на нём транзистор полностью войдёт в насыщние. Но:
а. подловить у такого полевика активный режим - очень геморная задача, если использовать только делитель и только конденсатор, поэтому он тут ни к месту
б. допустим, взамен полевика задействован не менее могучий биполярный транзистор, но даже тогда
1. вращение двигателя начнётся не ранее, чем регулирующий элемент сбросит 70-80% своего сопротивления
2. биполярный транзистор склонен сам себя запирать, поэтому при токе двигателя даже 5А, по базе транзистор будет тянуть нехилый ток, для которого данная схема вообще не годится

Хочется экзотики? - пожалуйста: sg3525 c постоянным коэффициентом усиления УСО и ТСовской схемой на одном из его входов, только накинуть туда стабилитрончик, чтобы двигатель начинал крутиться хотя бы при коэффициенте заполнения импульса 50%, и 2 полевика на каждый из выходов, - в рез-те напряжение на двигателе(ях) будет линейно возрастать!

Дальше только МК

Благодарю! Экзотики не хочется, т.к. схема усложняется, а это не желательно (тяжелее мне ее будет собрать)

Скатываться к банальному резистору тоже не хочется, вот может такую еще поробовать, на обычном биполярном транзисторе.



КТ825 или КТ827 например.

Уважаемый BISMARK-1941.

Вариант 1.
Уважаемый sergeyev792, в начале своего поста видимо говорит об аналоговой схеме, которой здесь сейчас нет, но она всё ещё есть в посте ТС на ЧипМейкере. Схема действительно с «приколами»: p-канальный МОП-транзистор изображен, как n-канальный. Несолидно.

Да, и схему таки перевернуть, как верно заметил Сергеев, диод выкинуть и поставить n-канальный транзистор, т. к. в общем случае при прочих равных p-канальные имеют большее сопротивление канала и, следовательно, потери энергии.

А так, на мой взгляд, опасения Сергеева на счёт «подлавливания активного режима у такого полевика» — безосновательны. Это не прецизионная схема, а между отсечкой и насыщением он обязательно пройдёт зону активного режима. Да, будет задержка от момента включения схемы, до момента достижения достаточно высокого порогового напряжения полевого транзистора, что «лечится» либо добавлением последовательно конденсатору резистора, либо стабилитроном с рабочим напряжением от 3,3 В до 4,7 В. Используя стабилитрон, следует помнить о минимальном токе стабилизации и не увлекаться (за это мы заплатим повышенной ёмкость конденсатора).

Биполярный тоже можно использовать. Только пару Дарлингтона. Интегральную. Но эффективность ниже и, кажется, они дороже. (В посте №6 совсем плохая идея. )

Изъян этой схемы в самой идеологии — дурная рассеиваемая мощность на транзисторе в активном режиме. Но, правда, недолго. А ещё электролиты не любят мороза. Плюс — простота. Работает. Проверял на бытовых лампах накаливания.

Отключать эту схему можно слаботочным реле (которое, насколько понял из беглого просмотра темы на ЧипМейкере, заложено в проект ТС-а) снимая питание только с RC-цепи — чтобы огромные токи через реле не гонять; транзистор в качестве коммутирующего элемента прекрасно справится с этой задачей.

Плавный останов можно организовать переключающими контактами реле, переключая RC-цепь с +12 на землю.


Вариант 2.
В схеме из старт-поста на 555-м таймере, как работает эта стабилизация — не совсем понял. Т. е. как-то она, наверное, работает, но как мне показалось диапазон регулирования у неё никакой. Или я чего-то всё же не понимаю... Но, это дело десятое. В вашей задаче, уважаемый BISMARK-1941 это несущественно.

Во-вторых, это не совсем ШИМ, как заявлено в подписи к схеме. Это ЧШИМ. Но опять-таки для данной задачи это, на мой взгляд, тоже несущественно. И даже в плюс при полностью «включенной» на «максимальные обороты» схеме, т. к. в результате снижения частоты уменьшаться и динамические потери.

555-й не так элегантен, как специализированные ИС, но зато дубов и дуракоустойчив. Это плюс.

Из приведенной в старт-посте схемы удалить переменный резистор и диод D2, резистор R2 взять на 100 Ом и его вывод, подключавшийся к диоду, подключить к источнику питания; конденсатор C3 взять номиналом 4700мкФ. При этом время плавного пуска будет примерно 3 сек. и максимальное напряжение около 10В (полностью убрать модуляцию «малой кровью» в этой схеме вряд ли удастся).

Переключив анод диода D2 на вывод 3 таймера (при R2=100 Ом), можно раза в три «сэкономить» на ёмкости конденсатора.

Отключать эту схему можно слаботочным реле, снимая питание только с 555-го таймера — чтобы огромные токи через реле не гонять; транзистор в качестве коммутирующего элемента прекрасно справится с этой задачей. Только между затвором и землёй, для пущего спокойствия при снятом питании, добавить резистор 100к.


Вариант 3.
Использовать какой-нибудь типовой и недорого ШИМ-контроллер для источников питания, имеющий функцию плавного пуска. Первое, что приходит на ум это классика в виде UC3842. Хотя, думаю, есть варианты и компактней — это смотреть в каталоги надо.


Ещё как альтернативный самый минималистический вариант — использовать мощные NTC-термисторы. Поищите в этой ветке. Тут с полгода назад тема была: человек на электромопед ребёнку спрашивал, т. к. у него шестерни в редукторе рвало. Чем закончилось, не знаю: после предложения этого варианта писать в тему перестал. Может, удовлетворился.


Схемы рисовать надо?

Ооо, вот это спасибо за конструктивный ответ!
Начну с термистора. Читал форум москвичеводов, там народ придумал эти термисторы ставить в разрыв цепи питания вентилятора охлаждения радиатора для плавного пуска. Ставили два параллельно на 8А 220В, вентилятор плавно раскручивался секунд 10. Из минусов смущает только то, что пока термистор не остныет повторный плавный пуск он не обеспечит. Остаточное сопротивление все-таки есть, но это не критично. Да и плавное торможение им не обеспечиш, но можно придумать что-то с конденсатором прилично емкости.
И беглый поиск по радиомагазинам типа Радар, Космодром и иже с ними показал, что таких термисторов нет в наличии, есть только маломощные.

А зачем там вообще нужен "плавный пуск", пока привод всю массу с нуля растолкает, как раз будет плавный пуск.? Или , все же, нужно согласовать скорости (отрегулировать скорость поворота створки)?

Насчет схем - был бы безмерно благодарен.



Створки тяжелые, а мотор раскручивается моментально, естественно пройдя через редуктор с передаточным 1420 это не так будет заметно на глаз, но учитвая что у меня редуктор шестеренчатый и выходной вал 10 мм его может скрутить если время передачи рутящего момента на створку будет слишком мало, да и ресурс у редуктора с таким пуском будет больше.

Да и на створках нащельник есть, тоесть, правая должна закрываться первее левой, а открываться наоборот.



Биполярный тоже можно использовать. Только пару Дарлингтона. Интегральную. Но эффективность ниже и, кажется, они дороже. (В посте №6 совсем плохая идея. )

Изъян этой схемы в самой идеологии — дурная рассеиваемая мощность на транзисторе в активном режиме. Но, правда, недолго. А ещё электролиты не любят мороза. Плюс — простота. Работает. Проверял на бытовых лампах накаливания.

Мне вот этот вариант кажется более приемлимым для исполнения, по преимуществам он у меня на втором месте после термистора Просто очень = надежено, хочется сделать раз и не отлаживать потом в процессе эксплуатации. Еще нужно учитывать что эта схема будет в герметичном корпусе, но при температуре от -20 до +40, дурную рассеиваемую мощность могу посадать на радиатор, их у меня есть Если она действительно будет большая. Стоимость радиодеталей не особо критична, главное положительный результат. Вот мне бы схемку правильную для такого варианта с номиналами - был бы очень благодарен!

С каких-то пор электромотор и лампа накаливания стали электрически тождественны?! Регулятор спроектированный для мотора можно испытать на лампе накаливания. Однако ,если есть регулятор напряжения для активной нагрузке, то он может СОВСЕМ не работать на электромоторе.

а если готовый взять - от шуруповерта?

если он у вас питается от переменки то можно фазовый регулятор мощности использовать. Например КР1182ПМ1, она конечно кривая шо капец, но в данном случае пойдёт, обвес аж три конденсатора.

Сами моторы у меня кушают 12 вольт постоянки, питание в мирное время от трансформатора 220\12+диодный мост, а если электроэнергии в розетке нет - от АКБ 60 Ач, на авто она уже не годится, а вот два моторчика от печки тянет аж бегом. Переключение с трансформатора на АКБ автоматическое, как только в сети 220 вольт напряжение пропадает размыкаются контакты реле 220 вольт и замыкают цепь питания от АКБ.

BISMARK-1941 сказав(ла):

Створки тяжелые, а мотор раскручивается моментально, естественно пройдя через редуктор с передаточным 1420 это не так будет заметно на глаз, но учитвая что у меня редуктор шестеренчатый и выходной вал 10 мм его может скрутить если время передачи рутящего момента на створку будет слишком мало

Натисніть, щоб розгорнути...

Мне, кажется, прежде чем городить электрическую часть, следовало провести расчеты механической части. Ничего мгновенного в этом мире не бывает(даже если "это не так будет заметно на глаз") В самом лучшем случае крутящий момент Вашего двигателя будет 0,3Н* м. На выходе редуктора, соответственно -426 Н*м. Даже если ворота имеют абсолютную жесткость , этого явно не достаточно, чтобы , как Вы выразились, скрутить выходной вал.
А как предполагается взаимодействие вала редуктора со створкой ворот?

Механическую часть я вообщето расчитал, крутящий момент на створку будет передаваться посредством ломающегося рычага. Опасения про то что может скрутить вал - не с потолка взяты, до этого на форуме Ворота.ру народ показывал свернутые выходные валы куда большего диаметра. Правда и створки чуть больше и тяжелее, но это значения не имеет, т.к. они сломались от того что не сработала защита по току. Двигатель не выключился когда ворота уже закрылись. Относительно моего привода ПР-1М радиолюбители тоже рассказывали случаи что вал сворачиволо, когда прямо на него крепили антену солидных размеров. К сожелению, не могу точно сказать, какое усилие на скручивание выдерживает вал диаметром 10 мм.

К воротам рычаг крепится на расстоянии 75 см от петель, и чтоб открыть их нужно приложить усилие в эту точку около 2,5 кг, что примерно соответствует 33.3 Нм или же 3.3 ксм если не ошибаюсь. В теме на чипмейкере где-то расчет были.
Вот на видео самодельный привод



В последний момент слышно как бьются створки одна об другую, а оно мне надо?

Ув. BISMARK-1941,
схемы-то нарисую... но, если всё правильно понимаю, для актуатора (привода) ворот нужно реверсирование. Отсюда возникают существенные вопросы:
1. Как Вы его (реверсирование) собираетесь организовывать? Схема плавного пуска ведь однополярная. И, соответственно:
2. Как и откуда будете получать сигнал на запуск этой схемы?
И
3. Для плавного останова нужно заранее знать момент, когда выдать сигнал на останов. Как узнать?

Боюсь, с такими желаниями смехотехника тут выйдет не такая простая, как Вам хочется... Опять на горизонте замаячит микроконтроллер... И в результате, думаю, здесь мало кто увлечётся идеей настолько, чтобы осуществить её на голом энтузиазме, вбухав туда свои силы и время.

А вообще в таких системах ещё применяют электромеханическую блокировку от заклинивания в крайних положениях. Но, концевики под такие токи нужны могучие, которые сами по себе бодро стоят. В случаях требующих повышенной надёжности ставят пару концевиков с каждого конца: одну для слаботочных сигналов управляющей электроники, работающих в штатном режиме, вторую (крайние) — аварийную, разрывающую силовую цепь, если не отработала электроника.

А ещё как вариант для вашей задачи в свете нужды реверсирования — использовать специальную силовую ИС с мостом (реверсирование), логикой управления и встроенными защитам (КЗ, перегрузка, перегрев, обрыв двигателя). Среди них есть ИС со встроенным ШИМ-ом для регулирования выходного напряжения (в т. ч. организации плавного пуска), управляемым простым подключением переменного резистора. А ещё у некоторых из них есть встроенный ограничитель пускового тока, который в вашем случае, как мне представляется, вполне может заменить плавный пуск.

...а я подумал о чисто механическом устройстве в виде некой пружины, закручиваемой мотором при старте... и дальше момент передается через нее

cheeks сказав(ла):

...а я подумал о чисто механическом устройстве в виде некой пружины, закручиваемой мотором при старте... и дальше момент передается через нее

Натисніть, щоб розгорнути...

Вот, вот! Нельзя сбрасывать "старушку" механику с настояшего времени;почемуто вспомнился механический источник энергии для радиоприёмника - прижинный аккумулятор.

Да, а ещё в механике (вспомнил, хотя это не моя отрасль) есть самоход или по-другому, выбег. А есть ещё трение в механизме. А ещё есть электрическое торможение, которое есть в вышепредложенных в предыдущем моём посте ИС. (Правда, там не полноценный тормоз...) Т. е., а так ли нужен плавный останов? Может даже оказаться, что торможение нужнее.