Устройство разработано для плавного изменения частоты вращения вала электродвигателя швейной машины, но может быть использовано и для других бытовых приборов с коллекторными двигателями последовательного возбуждения с питанием от сети, например, МШ-2, КН40.
Рис. 1.
Принципиальная схема регулятора изображена на рис.1, а графики, поясняющие его работу - на рис.2.
Рис. 2.
Основой устройства служит фазоимпульсный тринисторный регулятор (VS1, VT1, VT2, C4, R4, R5). Фазосдвигающая цепь состоит из конденсатора C4, резистора R5 и переменного резистора R4. Продолжительность времени зарядки конденсатора C4 до напряжения Ucpaб, при котором открывается аналог однопереходного транзистора (VT1, VT2), а вслед за ним и тринистор VS1, зависит от положения движка переменного резистора R4. Продолжительность зарядки будет наибольшей при максимальном значении сопротивления резистора R4 и наименьшей при минимальном. Кривые, нарисованные красным и синим цветом, сняты при некоторых двух положениях движка резистора R4; время зарядки конденсатора C4 соответственно t1 и t2. При изменении сопротивления резистора R4 меняется время t3 и t4, в течение которого тринистор находится в открытом состоянии в каждом полупериоде, а следовательно, и частота вращения вала двигателя.
Тринисторный регулятор питается пульсирующим напряжением от параметрического стабилизатора, состоящего из резистора R2 и стабилитронов VD3, VD4. Конденсатор CЗ защищает устройство от высокочастотных помех, а диод VD2 - управляющую цепь тринистора от обратного напряжения, возникающего при переключениях регулятора. Резистор R1 и конденсаторы C1, C2 снижают уровень помех радиоприему, создаваемых работающим perулятором и электроприводом.
Резисторы R3, R6 и R8 обеспечивают необходимый режим работы транзисторов VT1, VT2, причем параллельно резистору R6 подключен резистор R7, который позволяет уменьшить длительность импульсов открывающего напряжения при открывании динистора оптрона.
Оптрон U1 - элемент обратной связи, которая использована в устройстве для обеспечения соответствия мощности на валу электродвигателя переменному моменту нагрузки при малой частоте вращения вала. Такой режим типичен всем швейным машинам и обусловлен наличием в них кривошипно-шатунного механизма. В регуляторах без обратной связи на малой частоте вращения приводной вал машины вращается "толчками" или стремится уйти на большую, чем требуется, частоту. Кроме того, при трогании мотора необходимо создать избыточную мощность, а это приводит к чрезмерно быстрому разгону приводного вала швейной машины. Все это требует от оператора определенной сноровки. Введение обратной связи на оптроне позволяет избавиться от указанных недостатков.
При повышении момента нагрузки на выходном валу электродвигателя уменьшается частота вращения, а вместе с этим уменьшается и падение напряжения на якоре. При частоте, равной нулю, это напряжение не превышает 10...15 В при любом значении напряжения на входе электродвигателя.
Параметры элементов цепи обратной связи подобраны таким образом, чтобы при заторможенном электродвигателе светодиод оптрона выключался, а при разгоне включался, и динистор, открываясь, подключал параллельно резистору R6 резистор R7. Таким образом, длительность импульсов открывающего напряжения автоматически уменьшается, чем поддерживается установленная малая частота вращения. Далее длительность импульсов открывающего напряжения определяется моментом нагрузки на выходном валу двигателя и положением движка переменного резистора R4. На средней и высокой частотах вращения обратная связь влияния на работу регулятора не оказывает.
Введение лампы накаливания EL1 позволяет при изменении падения напряжения на коллекторе электродвигателя от 0 до 120 В поддерживать ток во входной цепи оптрона не более 40 мА, что не превышает допустимого. Сопротивление нити лампы накаливания определяется ее температурой и соответственно приложенным напряжением; чем оно больше, тем больше сопротивление.
В регуляторе использованы постоянные резисторы МЛТ; R9 - СПО-0,15, R4 - СП4-2М (СПО-1), конденсаторы C1 - МБГО-1 на номинальное напряжение 400 В, C2 - МБМ на 750 В, CЗ - К73-11 на 250 В, C4 - МБМ на 160 В, C5 - К52-1Б. Вместо диода КЦ405А можно использовать КЦ402А-КЦ402В, КЦ403А-КЦ403В. Тринистор КУ202Н можно заменить на КУ202К-КУ202М, транзистор П307 - на КТ503В, КТ315Г, КТ3102А, КТ3117А, а П104 - на КТ501Ж, КТ361Д, КТ3107А, КТ3108А.
Лампа EL1 - на 220 В мощностью 15 Вт ("миньон"), но подойдут и две последовательно соединенные коммутаторные лампы КМ60xО,05.
Детали регулятора, кроме предохранителя FU1, конденсатора C1, резистора R1 и лампы накаливания, размещены на печатной плате рис. 3 из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Она установлена на двух стойках на основании педали. Гнездо предохранителя, конденсатор C1, резистор R1 и патрон с лампой EL1 крепят непосредственно к основанию педали.
Рис. 3.
Проводники цепи обратной связи можно припаять непосредственно к пружинам щеток коллектора.
Налаживание регулятора начинают при отключенной цепи обратной связи (для этого вывинчивают из патрона лампу EL1). Подборкой резистора R2 в пределах от 43 до 20 кОм добиваются устойчивого вращения выходного вала электродвигателя под нагрузкой (т.е. с механизмом, для которого предназначен привод) на средней и высокой частотах вращения (без пропусков и рывков) при изменении сопротивления резистора R4. Далее подключают цепь обратной связи, изменяя значение сопротивления резистора R8, добиваются плавности хода привода на малых частотах вращения электродвигателя.
При налаживании устройства требуется соблюдать особую осторожность и выполнять требования правил и мер безопасности при работе с электроустановками.
