Перейти к содержанию
vsh

DC-регулятор 500W для двигателя китайского станка

Рекомендуемые сообщения

Дата: (изменено)

Давно подумывал заменить родной тиристорнный регулятор в своем китайском токарном Sieg C3 (7х14") на честный DC-регулятор. Зачем? Чтобы снизить омические потери в якоре, особенно на малых оборотах при большой нагрузке (когда у двигателя сложности с охлаждением). Тиристорный регулятор при 1500 об/мин и максимальной нагрузке питает двигатель вот таким током (деление вертикальной шкалы 2А)

post-18538-048681400 1393748782_thumb.jpg

При дальнейшем повышении нагрузки срабатывает защита по максимальному среднему току (4А). Сопротивление якоря у моего двигателя - около 7 Ом.

post-18538-083997800 1393749166_thumb.jpg

Если бы это были 4A постоянного тока, потери составили бы около 110 W, а при такой форме, как на фото - как бы не 200. Есть за что побороться!

 

Опять же, с самодельным регулятором можно попытаться и нагрузочную характеристику у двигателя сделать еще пожестче (чтоб обороты меньше падали под нагрузкой). Знаний и опыта по силовой электронике для этих целей вроде бы достаточно... Но при нынешнем изобилии всего, самой сложной проблемой становится проблема выбора: какую элементную базу взять, искать подходящую готовую схему или изобретать собственную, беря отовсюду понемногу, и т.д. Раздумывать можно вечно!

 

Поэтому я решил поискать что-нибудь готовое (дешевое китайское) и доработать (при необходимости). На удивление, выбор оказался невелик, а информация о товарах - меньше минимальной. Гадать об устройстве регуляторов пришлось по фото. В итоге присмотрел вот такое

post-18538-003689200 1393750036_thumb.jpg

Там явно просматриваются крупные электролиты - значит регулятор не тиристорный. На фото с качеством чуть получше (сейчас его уже не нашел) удалось рассмотреть емкость электролитов 2х100 мкФ (маловато но не слишком) и то, что надписи на чипах тщательно стерты (т.е. переделка осложняется).

 

Продолжение следует

Изменено пользователем vsh

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Характеристики у продавца приведены подходящие. Цена божеская, доставка бесплатная.

post-18538-089847000 1393751115_thumb.jpg

Разыскать производителя, чтобы добыть подробности - не удалось. Надо решаться... Накануне Нового года решился, но время очень уж неподходящее (почта перегружена). В середине января заказал. В середине февраля пришла посылка. Внутри оказалось немножко не то

post-18538-037841800 1393751485_thumb.jpg

Китайцы заменили вспомогательный источник питания с железным трансформатором на импульсный с ферритом. Прогресс - жаловаться грех... :)

 

Не включая засел разбираться со схемой. В силовой части два мощных полевика на 20 А (параллельно) и сдвоенный импульсный диод 2х8 А - тут китайцы не стали экономить (в отличие от электролитов). :) Чипы со стертыми надписями удалось распознать неожиданно легко: сдвоенный операционник (358 или аналог) и "классика жанра" - TL494. И еще аж ЧЕТЫРЕ оптрона (817) - зачем бы это?

 

Рисование схемы затянулось и я решил все же испытать это чудо с каким-то древним сериесным движком в качестве нагрузки (не хотелось рисковать движком токарного). Выяснилось, что ПОС по току отсутствует (значит ни о какой жесткой характеристике с PMDC мотором речи быть не может), а ООС по выходному напряжению возбуждается до такой степени, что даже не свистит, и шипит (это при номинальной частоте 16 кГц!). Если мотор крутится - этого не слышно, а с остановленным - шипит. И осциллограф показывает жуткий разброс импульсов по ширине хоть при вращении, хоть без. Тут мне стало грустно... :cray:

 

Продолжение следует

Изменено пользователем vsh

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Сочувствую. Дроссель на тиристорный регулятор не подошел?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Чтобы облегчить мучения с рисованием схемы, я отсканировал плату со стороны проводников, распечатал скан с увеличенем и нарисовал на нем все элементы, расположенные сверху ( с номиналами).

post-18538-077794100 1393753255_thumb.jpg

А потом еще обвел цветными карандашами общие шины (очень лихо закрученные) - дело пошло быстрей. Схему целиком (парадную) я так и не нарисовал (поленился корпеть с СAD), но понял все, что требовалось. На самом деле, этот китайский бред понять умом невозможно. То ли что-то десять раз модернизировалось малограмотной публикой, то ли высасывалось из пальца и проверялось только в сборе (работает или горит). Поскольку вся управляющая часть там привязана к выходной шине (дергающейся в пределах 300 В на частоте 16 кГц) - осциллографом (при штатной работе) туда залезть невозможно в принципе. Я несколько раз залезал с осциллографом, включив только вспомогательный источник питания, но это дает довольно куцую информацию.

 

Продолжение следует

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Так что, схемы так и нет ?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Сочувствую. Дроссель на тиристорный регулятор не подошел?

Не спешите сочувствовать. Я его победил и сделал "конфетку" (надеюсь). А дроссель (или LC-фильтр) на выходе тиристорного регулятора - это (на мой взгляд) "костыли" (габаритно и греется).

 

Так что, схемы так и нет ?

 

Нет и не будет! Не только исходной, но и с переделками. Не потому, что секрет, а потому что жалко времени на пустую работу.

 

Исходную может нарисовать каждый желающий (и неленивый), использовав рисунок . Для конечной будет выложен аналогичный рисунок.

 

Если такой желающий найдется - я готов схему проверить. Проблема в том, что хорошо нарисованная схема должна легко читаться (грамотным электронщиком). Пока ее таким образом скомпонуешь - семь потов сойдет. А рисовать нечто неудобочитаемое с возможными ошибками я не хочу.

Изменено пользователем vsh

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Продолжение следует?

А собственно, на какое напряжение вы строите регулятор? Да и другие детали ТЗ не объявлены.

Если на 220 В, быть может стоило брать за основу схемы регуляторов стиральных машин?

Изменено пользователем EW1UA

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

А собственно, на какое напряжение вы строите регулятор? Да и другие детали ТЗ не объявлены.

Если на 220 В, быть может стоило брать за основу схемы регуляторов стиральных машин?

ТЗ примерно соответствует заявленным характеристикам китайского полуфабриката. Про стиральную машину - идея, наверное, хорошая. Хотя, насколько я понимаю, у стиралок движки не с постоянными магнитами (как в китайских станках). В любом случае горелой стиралки у меня нет, а городить все на пустом месте по мотивам регулятора стиралки (где еще взять схему?) мне не хотелось. Думал купить готовое и довести до ума - что и сделал примерно за неделю.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Я про схему спросил из любопытства. А по теме, я бы сначала убедился в работе ШИМ... Похоже что он не стабильно работает.

Изменено пользователем chkmatulla

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Поехали дальше! Для начала я устранил возбуждение в петле ООС по выходному напряжению. Китайцы там сделали И-регулятор с постоянной времени около 50 мкс (при периоде ШИМ 60 мкс). Мне трудно представить, на что они расчитывали... Я увеличил постоянную времени до 1000 мкс и возбуждение исчезло напрочь в любых режимах - ни шипения. ни свиста и осциллограф подтверждает. При этом есть еще 2-кратный запас - порог возбуждения где-то около 400 мкс.

 

Следующим номером я завел ПОС по выходному току, использовав родные токоизмерительные резисторы (изменив их подключение) и родной подстроечник. Исходное назначение подстроечника маловразумительно - что-то вроде регулировки глубины ООС по напряжению. После этого регулятор стал держать обороты даже получше родного тиристорного (возможно, тот можно было подстроить, но все залито немилосердно).

 

Тут уже пришла пора подумать об ограничени тока и аварийной защите - чтобы регулятор и сам не сгорел и мотор не спалил (при перегрузке).

 

Продолжение следует

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

У китайцев было задумано два уровня защиты. Один - ограничение потребляемого от сети тока на уровне около 5 А. Конденсаторы фильтра 2х100 мкФ не факт, что долговременно выдержат даже 2 А (предстоит проверить в реальной работе). Испытывать эту защиту я не рискнул... Регулятор сделан на втором усилителе ошибки TL494 и отнести его к какому то типу (И, П, ПИ) я не берусь. В итоге я его переделал на И с постояннй времени 1000 мкс (как и в канале ООС по напряжению) с порогом ограничения 1.8 А (средний ток, отбирамый от конденсаторов фильтра). Работает штатно - на высоких оборотах начиная с какой-то нагрузки обороты начинают "проседать", сохраняя потребляемый ток 1.8 А.

 

Второй ступенью защиты в китайском полуфабрикате была "защелка" на половинке сдвоенного ОУ, срабатывавшая при пиковом суммарном токе полевиков около 15 А (судя по схеме) и переводящая TL494 в режим нулевой длительности выходных импульсов. Для отключения защелки требовалось полное выключение питания. Я это место сильно перекроил - теперь отключение происходит при превышении 5 А током двигателя. Срабатыване блокировки индицируется светодиодом (внешним) и снимается слаботочным выключателем (тем же, что включает двигатель).

 

Переделки не так страшны (объемны), как может показаться. Все изменения обведены зеленым на фото.

post-18538-015866700 1393757799_thumb.jpg

 

Продолжение следует

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Где-то в начале я написал, что китайцы проставили в схему аж 4 транзисторных оптрона (все 817). Пора с ними разобраться!

 

Один оптрон совершенно необходим - он стоит в цепи обратной связи вспомогательного источника питания, обеспечивая гальваническую развязку. Схема этого источника сперва показалась мне странноватой, но потом я убедился, что она очень похожа на application note для соответствующих чипов (стоит mip0222, аналог top222) и, вероятно, слизана с какого-то адаптера питания, включая (ненужный здесь) варистор между входом и выходом.

 

Два оптрона (один в цепи плавного старта, другой в системе аварийного отключения) довольно бесполезны. Могу предположить, что разработчику чем-то понравились четырехполюсники (обычные транзисторы - трехполюсники). Или когда-то там была гальваническая развязка, потом ее убрали, а оптроны - оставили. Я ничего не стал тут менять - следовал принципу минимально необходимых переделок.

 

А вот четвертый оптрон оказался откровенно вреден, Он стоит в цепи передачи сигнала ШИМ от TL494 к комплиментарному эмиттерному повторителю, непосредственно управляющему затворами полевиков. Оптроны китайцы выбрали самые медленные (дешевые) - 817 с задержками 5-10 мкс. В результате запирающие сигналы минимальной длительности (6 мкс) от TL494 оптрон просто не пропускал (проверено с осцилографом без силового питания) и безбожно затягивал фронты более длинных. В итоге при больших выходных токах и низких выходных напряжениях полевики изрядно грелись (коммутационные потери почти в чистом виде). Этот оптрон я обошел перемычками, но выпаивать не стал. После такой переделки нагрев полевиков немедленно снизился в разы.

 

Ну вот, пожалуй, и все на настоящий момент. Осталось установить регулятор в станок и хорошенько поработать в разных режимах. Доложу (независимо от результата). :)

 

Напоследок - обещанная схема внесенных переделок.

post-18538-004789200 1393759905_thumb.jpg

Показаны только измененные, вновь введенные и удаленные элементы (зачеркнуты крестом). А еще обозначены разрезы проводников (красным) и новые проводники (синим). Все остальное - так же, как здесь.

Изменено пользователем vsh

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Совсем забыл показать самое интересное фото. Испытания регулятора на родном двигателе станка на разных оборотах под разными нагрузками проводились вот так

post-18538-040849700 1393769695_thumb.jpg

В патроне зажат стальной цилиндр Ф 30 мм с легкой накаткой на поверхности (для стабилизации силы трения). К цилиндру поджимается (с разной силой) обрезок 10-мм березовой фанеры, зажатый в резцедержке. Задействован родной тахометр станка. Переключатель реверса не использован - двигатель запитан прямо от испытываемого регулятора.

 

Фанера и цилиндр под нагрузкой быстро греются, а фанера еще и немного пилилится - поэтому экспериментировать приходилось быстро и с перерывами на остывание. Можно было, конечно, и железку точить (на саможоде с разными съемами), но уж больно страшно попадания стружки в плату под напряжением. Да и неохота зря металл переводить...

 

Стрелочный прибор (слева сзади) измеряет падение напряжения на токоизмерительном резисторе. С цифровым прибором (без капитальных фильтрующих цепей) было бы видно множество чудес...

Изменено пользователем vsh

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Совсем забыл показать самое интересное фото

Лучше видео,видно было бы падают обороты при нагрузке или нет.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Совсем забыл показать самое интересное фото. Испытания регулятора на родном двигателе станка на разных оборотах под разными нагрузками проводились вот так

Прикрепленное изображение: Trials.jpg

А я бы поставил медный диск и тормозил магнитами.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Лучше видео,видно было бы падают обороты при нагрузке или нет.

 

Видео не будет. Как не было ни одного до сих пор. И нечем снимать и некому. Кроме того, я считаю, что нескоько хороших фото плюс толковое описание - много лучше среднего видео. Остается верить на слово. Или не верить - это уж личное дело каждого. :)

 

А я бы поставил медный диск и тормозил магнитами.

Я когда-то специально изучал масштаб эффекта - не пройдет!. Кабы оборотов было тысяч двадцать и магнитов неодимовых на сотню баксов - можно было бы подумать (если еще и не лень городить соответствующую конструкцию). Опять же, торможение токами Фуко зависит от скорости вращения, а мне такого не надо. И нагрев медного диска будет ровно такой же - в моем случае до 400 Ватт.

Изменено пользователем vsh

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

У меня штатный пока нормально работает. ПОС регулируется отлично. Можно настроить так, что с повышением нагрузки обороты возрастают. А вот на фрезере регулятор дерьмо. Там обороты просаживаются. И ПОС нормально не настраивается. Пока руки до него не дошли.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

У меня штатный пока нормально работает

У меня штатный регулятор тоже работает отлично и мотор практически не гудит на 100 Гц (только на самых низких оборотах под максимальной нагрузкой), но нагрев есть нагрев.

 

Момент засисит от среднего тока, а нагрев - от среднеквадратичного. Если ток течет лишь половину времени - нагрев якоря при том же нагрузочном моменте вдвое выше, чем на постоянном токе. А у тиристорного на малых оборотах дело обстоит еще хуже - там и три раза может выйти...

Изменено пользователем vsh

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Не знаю в чем дело, детально не разбирался. На токарном движок не греется, но гудит прилично. На фрезерном наоборот. Греется и не гудит. Движки по исполнению идентичные, но разной мощности. Также разные контроллеры.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Движки по исполнению идентичные, но разной мощности.

А какие мощности, если не секрет? А лучше еще и марки/названия (и станков и движков).

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

видно было бы падают обороты при нагрузке или нет

 

Наконец поставил все на место. Неожиданно много (электро)монтажных работ потребовалось. Сразу получил бонус - станок теперь режет плашкой резьбу М8 на стали (обычная "калибровка"). До этого мог лишь М6 (а "из коробки" - М4 и иногда М5).

 

Стабильность низких оборотов под нагрузкой? Поставил 40 об/мин на низкой передаче (с моими ремнями это соответствует 350 об/мин у движка). Пошла нарезка М8, а обороты так и стоят.

post-18538-043785800 1394006788_thumb.jpg

Это, конечно, субъективно (на глаз и на слух). А то что тахометр стабильно показывает 40 об/мин на самом деле ничего не подтверждает - у него дискретность показаний 20 об/мин. :)

 

Но с другой стороны, это же не привод патефона, где уход оборотов даже на 5% - катастрофа.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Кабы оборотов было тысяч двадцать и магнитов неодимовых на сотню баксов

Как я понимаю, двигатель коллекторный и скорость у него большая. Тормозить, конечно же, проще электромагнитом.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

двигатель коллекторный и скорость у него большая. Тормозить, конечно же, проще электромагнитом.

Номинальные обороты 6000, но итересовало поведение двигателя под нагрузкой постоянным моментом при 200-1000 об/мин.

 

Чем лучше тормозить вопрос важный, но не в этой теме. У торможения трением и вихревыми токами разные характеристики и разные области разумного применения. Сойдемся на этом? :)

 

Еще хорошо рекуперировать энергию, а не переводить в тепло (которое еще нужно куда-то девать), но это тоже не в тему.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Отличная работа проделана, респект! Я лично от щёточных двигателей далёк, насколько возможно. А многим китаеводам такой контроллер сильно облегчит жизнь. А то - у одного гудит, у другого греется...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

но итересовало поведение двигателя под нагрузкой постоянным моментом

А в чем проблема? Динамометр к тормозной системе и регулировка тока для задания постоянного момента.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Гость
Эта тема закрыта для публикации ответов.

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу


×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.