Типы двигателей. При описании отдельных видов передач упоминались типы двигателей, с которыми они работают наиболее эффективно. Самой старой является фрикционная передача, работающая с быстроходными синхронными или асинхронными двигателями.
Якоря асинхронных (или индукционных) двигателей состоят из большого числа отрезков медных проводов, концы которых соединены друг с другом. Поэтому такие двигатели называются двигателями с короткозамкнутым ротором. Якорь располагается между полюсами статора. Магнитная цепь статора снаружи окружена обмоткой, в которую подается ток, возбуждающий в статоре вращающееся магнитное поле, приводящее якорь во вращение. Для запуска двигателя симметрия магнитного поля нарушается с помощью короткозамкнутого витка из меди (двигатель с экранированными полюсами) или пускового конденсатора. Число оборотов якоря всегда меньше числа оборотов магнитного поля, т. е. синхронизм отсутствует. При синхронных оборотах ток в витках якоря не индуцируется и момент двигателя равен нулю. Так как трение в подшипниках якоря создает определенный тормозящий момент, число оборотов двигателя на холостом ходу остается ниже числа синхронных оборотов. Номинальное значение частоты вращения зависит от значения питающего напряжения и от сопротивления нагрузки. Следовательно, постоянное число оборотов может быть достигнуто только при достаточно большом моменте вращения, т. е. при двигателе с увеличенными размерами.
В проигрывателях фирмы «Гарард» часто применяется особый синхронный двигатель, в котором на одном валу друг над другом расположены асинхронный и синхронный двигатели. Асинхронный двигатель имеет большие размеры, достаточный пусковой момент и обеспечивает работу автоматического устройства для смены пластинок. Синхронный двигатель небольших размеров поддерживает при проигрывании постоянную частоту вращения, не зависимую от колебаний напряжения сети и нагрузки.
Следующую большую группу составляют двигатели постоянного тока. Якорь традиционного двигателя постоянного тока представляет собой постоянный магнит, а ток в обмотку статора подается через щетки. Последние каждые пол-оборота изменяют направление тока, протекающего через обмотку, поэтому двигатели такого типа называют еще и коллекторными двигателями постоянного тока. Возникающее при коммутации искрение может быть снижено подключением к щеткам сопротивлений, зависящих от напряжения. Таким образом можно значительно увеличить срок службы щеток. Момент этих двигателей возрастает пропорционально потребляемому току, но число оборотов в большой степени зависит от напряжения. Поэтому для эффективного применения в проигрывателях двигатель, как правило, дополняется электронным блоком, который независимо от питающего напряжения и температуры окружающей среды подает на него постоянное напряжение.
В новейших устройствах используют бесконтактные двигатели постоянного тока с электронными коммутаторами. В таких двигателях, как правило, применяют блок регулирования числа оборотов.
Электронные регуляторы числа оборотов. Описываемые здесь электронные приводы по способу регулирования можно разделить на три группы. Простые регуляторы с достаточной точностью управляют частотой вращения двигателя, но на их работу не влияет частота вращения ни двигателя, ни диска. Эти регуляторы выгодно применять в двигателях, в которых частота вращения не зависит от нагрузки, например в синхронных (L85 фирмы «Ленко», TD125 фирмы «Торенс»). В других регуляторах (для чувствительных к нагрузке двигателей) сигнал обратной связи, пропорциональный действительной частоте вращения вала двигателя, подается на регулирующий блок, который определяет частоту вращения («Браун PS600», «Филипс 212» и так далее). В третьей, наиболее эффективной группе регуляторов сигнал ошибки пропорционален частоте вращения не вала двигателя, а диска проигрывателя. В особых случаях два последних варианта могут совпадать, например при прямом приводе частота вращения двигателя и диска проигрывателя одинаковы.
Упомянутый в первой группе проигрыватель типа TD125 фирмы «Торенс» выпускается с 1968 г. Это один из самых старых проигрывателей с электронным приводом. Необходимую для вращения диска энергию обеспечивает многополюсный двойной синхронный двигатель. На его валу имеется переключатель момента, внешнюю сторону которого охватывает плоский ремень длиной 540 мм. Этот переключатель, с одной стороны, снижает время разгона диска до номинальной частоты вращения, с другой стороны, при остановке диска рукой во время вращения двигателя препятствует деформации ремня. Различий в механике проигрывателей типов «TD125» и «ТШ25 Мк11» нет. Двигатель первой модели питается от транзисторного генератора, а второй - от генератора на интегральных микросхемах.
Генератор на мостике Вина, обладающий большой стабильностью по амплитуде и частоте и чувствительный к колебаниям температуры, вырабатывает неискаженные синусоидальный и косинусоидальный сигналы частотой 50 Гц, при которых частота вращения вала синхронного двигателя равна 375 мин-1. С помощью ременной передачи частота вращения диска становится равной 45 мин-1. Частота вращения изменяется электронным способом без перебрасывания ремня на разные диаметры шкива, а частота напряжения, питающего двигатель, снижается при этом до 37 или 18,5 Гц. Частоту вращения можно изменить примерно па ±3 % с помощью потенциометра 5 кОм, ручка которого расположена среди органов управления проигрывателя.
Собственно генератор состоит из одной интегральной микросхемы (ИМС1), на неинвертирующий вход которой (вывод 5) подается положительная обратная связь через параллельно-последовательную #С-цепочку, задающую частоту. Дополнительный эмиттерный повторитель без усиления по напряжению обеспечивает согласование между интегральной микросхемой и двигателем. Амплитуда выходного сигнала устанавливается потенциометром, регулирующим лампу накаливания, подключенную к инвертирующему входу интегральной микросхемы (вывод 4). При начальной установке на двигатель подается напряжение 9 В. У сдвоенных синхронных двигателей колебания вала, обусловленные возбуждением, не наблюдаются, если на две отдельные обмотки напряжение подается со сдвигом по фазе на 90°. С этой целью на вход интегральной микросхемы ИМС2 через цепочку с постоянной времени 0,33 мкс подаются сигналы трех частот генератора всегда с приблизительно одинаковым сдвигом по фазе в 90°. Усиленный сигнал может быть установлен так же, как и в прямой ветви (при помощи отрицательной обратной связи). Обе интегральные микросхемы представляют собой операционные усилители типа рА709С.
Электронный генератор с относящимися к нему выпрямителями и емкостным фильтром располагается на одной печатной плате. Очевидно, что работающие на выпрямленном напряжении, полученном с сетевого блока питания, электронные генераторы могут одинаково использоваться как при частоте сети 50 Гц, так и при частоте 60 Гц. Кроме того, возможна работа и от аккумулятора. Соответственно применив в приведенной выше схеме сдвиги по фазе +120° и - 120°, можно изготовить электронный трехфазный генератор, имеющий в каждый момент времени одинаковую мощность, приводящую во вращение вал двигателя. Такое электронное устройство, обладающее большой надежностью, разработано для двойной ременной передачи студийного проигрывателя типа ЕМТ928.
К этой группе относится и фрикционный привод проигрывателя PS600 фирмы «Браун», но его двигатель постоянного тока имеет электронный коммутатор.
Из регуляторов, принадлежащих к третьей группе, рассмотрим три устройства с прямым приводом. Во всех трех случаях вращение двигателя обеспечивает электронная коммутация (высокочастотный вариант или генератор на датчике Холла), а регулирующая цепь, используяющая сигнал, пропорциональный частоте вращения двигателя, поддерживает постоянство частоты вращения.
Японская фирма «Мацушита» одна из первых изготовила двигатель с очень низким числом оборотов для использования в проигрывателях (1970 г.). Двигатель типа SP-10 состоит из трех сериесных обмоток LA,LB,LC и двадцатиполюсного якоря.
На якоре укреплен десятиполюсный диск, зубья которого подключают сигнал высокочастотного генератора, работающего примерно на частоте 50 кГц, к обмоткам импульсного датчика положений. В соответствии с датчиком высокочастотный сигнал, после выпрямления диодом Д, открывает транзистор переключающего блока, ток которого, протекая через обмотку LT, притягивает магнитное кольцо якоря и вращает двигатель дальше. Высокочастотный импульсный датчик положения осуществляет только коммутацию двигателя, поэтому частота вращения включенного двигателя возрастает быстро. Двигатель и диск набирают частоту вращения ЗЗ мин-1 примерно за 1 с. В этот момент в катушках датчика частоты вращения статора десятиполюсная магнитная цепь якоря индуцирует сигнал частотой примерно 5 Гц, значение которого пропорционально частоте вращения. Вычитая после выпрямления этот сигнал из напряжения опорного сигнала, получают сигнал ошибки, пропорциональный отклонению частоты вращения от номинального значения. Этот сигнал после усиления ограничивает ток транзисторов переключающей схемы, т. е. регулирует частоту вращения. Двигатель работает при напряжении питания 15 В, потребление тока 50 мА.
Изменение частоты вращения может быть осуществлено также и путем регулирования напряжения опорного сигнала или его переключением. В этих устройствах колебания частоты вращения, согласно данным завода-изготовителя, не превышает 0,04%.
Первый студийный проигрыватель с прямым приводом был разработан фирмой «ЕМТ» в 1976 г. Коммутацией управляют датчики на генераторах Холла, а последовательность импульсов с частотой, пропорциональной частоте вращения, выдают щели тахометрического диска, вращающегося между светодиодом, излучающим инфракрасный свет с длиной волны 900 нм, и фототранзистором. После преобразования частоты в напряжение из последовательности импульсов получается сигнал, необходимый для работы блока электронной регулировки. В этом проигрывателе инерция диска имитируется исключительно электронным устройством, так как сам он изготовлен из эпоксидной смолы, усиленной стеклянными нитями. Этот диск с чрезвычайно малой массой позволяет решить вопрос мгновенного запуска студийного проигрывателя без использования вспомогательного диска. Диск в проигрывателе может вращаться и в обратную сторону, т. е. против часовой стрелки.
Комментариев нет:
Отправить комментарий