Повышение К. П. Д. электродвигателей постоянного тока

В переносных магнитофонах и радиолах с питанием от электрохимических источников тока, а также в устройствах автоматики применяют коллекторные электродвигатели с транзисторными стабилизаторами частоты вращения, в цепи баз которых включены контакты центробежных регуляторов, расположенных на осях двигателей.

Полное использование емкости электрохимического источника тока при питании такого устройства достигается при условии, что напряжение свеже-изготовленной (или свежезаряженной) батареи примерно в 1,5 раза больше номинального рабочего напряжения электродвигателя. Поэтому в начале разряда батареи значительная часть отбираемой от нее мощности бесполезно рассеивается в виде тепла. В результате к.п. д. системы электродвигатель-стабилизатор оборотов в начальный период эксплуатации батареи очень низок и возрастает по мере ее разряда.

Учитывая относительно высокую стоимость питания от химических источников тока, решение задачи повышения к. п. д. электродвигателя со стабилизатором имеет первостепенное значение.

К. п. д. такой системы можно существенно улучшить, соединив коллектор регулирующего транзистора с отводом от промежуточного элемента батареи через диод Д1 (см. рис. 1). Устройство, собранное по такой схеме, работает следующим образом. При замкнутых контактах центробежного регулятора транзистор открыт, насыщен, и на якорь двигателя подается практически полное напряжение батареи. По достижении якорем номинальной частоты вращения центробежные контакты размыкаются и на двигатель через диод поступает напряжение от части батареи. Частота вращения начинает медленно уменьшаться, при некотором ее значении контакты центробежного датчика замыкаются, и цикл регулирования повторяется.

Рис. 2 иллюстрирует зависимость к. п. д. n электродвигателя ДКМ 2000 (от магнитофона Комета-206) со стабилизатором оборотов на транзисторе П213А от напряжения батареи U_бат, составленной из восьми элементов 343, с отводом от четвертого элемента; кривая 1 соответствует устройству с диодом, а кривая 2 — без него.

На рис. 3 показано изменение мощности Р, потребляемой электродвигателем со стабилизатором, в процессе разряда батареи при наличии диода (кривая 1) и без него (кривая 2) при постоянной нагрузке на валу двигателя. Здесь Рд — уровень мощности, потребляемой непосредственно двигателем.

Рис. 4 иллюстрирует зависимость к. п. д. от вращающего момента М* на валу двигателя ДКМ 2000 при различных напряжениях питания. Кривая 1 соответствует устройству с диодом при начальном напряжении батареи 13 В (8 элементов), кривая 3— устройству без диода при таком же напряжении питания и кривая 2 — устройству без диода при снижении питающего напряжения до 8 В. Из приведенных характеристик видно, что введение диода в стабилизатор оборотов повышает к. п. д. устройства и увеличивает продолжительность работы батареи.

Если указанным способом предполагается модернизировать готовое устройство, в котором транзистор шунтирован резистором, последний нужно исключить.

Диод Д! может быть любого типа с прямым током не менее величины тока, потребляемого электродвигателем. Место подключения диода к батарее зависит от типа электродвигателя. Между общим проводом и отводом от батареи должно быть включено У3— V2 общего числа элементов. Оптимальное положение отвода нужно подобрать опытным путем при работающей аппаратуре.

Конденсатор С2, включенный параллельно диоду Д1, снижает помехи. Емкость этого конденсатора находится в пределах 0,01-—0,1 мкФ, наивыгоднейшая ее величина зависит от типа двигателя.