Е.Берер
Настоящая статья посвящена краткому анализу проблем стабилизации скорости вращения коллекторных электродвигателей при изменении момента нагрузки на их вал в широких пределах, а также вопросам регулирования скорости вращения. Рассмотрены структурные и принципиальные схемы различных регуляторов-стабилизаторов.

Регулирование скорости вращения электродвигателей в бытовых электроприборах — весьма актуальная задача, особенно для широко распространенных в настоящее время всевозможных электроинструментов, таких как электродрели, пилы, рубанки, бор-машины и многие другие. Диапазон регулирования зачастую должен быть достаточно широк. Например, для маломощной быстроходной электродрели сверление отверстий диаметром от 0,5 до 5,0 мм в одном и том же материале требует соответствующего изменения скорости вращения шпинделя от 5000 до 600 об/ мин, а при различных обрабатываемых материалах диапазон изменения скоростей вращения возрастает до значений от 150 до 6000 об/ мин.

Сама по себе задача регулирования скорости вращения электродвигателя технически не сложна, но ей сопутствует один доста точно неприятный момент: как правило, при уменьшении скорости вращения вала электродвигателя требуется увеличение момента на его валу, т.е. тягового усилия и, соответственно, увеличение потребляемого тока.

В подавляющем большинстве электроинструментов как отечественного, так и импортного изготовления, скорость вращения регулируется, мягко говоря, примитивно: большему числу оборотов электродвигателя соответствует большее напряжение (и ток), меньшему — меньшее напряжение (и ток). При таком регулировании сверление отверстий диаметром более 8 мм в вязких материалах, нарезание резьбы в отверстиях метчиками любого диаметра или завинчивание шурупов с соблюдением оптимальных скоростей вращения инструмента практически невозможно, так как электродвигатель просто останавливается. Приходится работать со значительно большими скоростями, портя инструмент, или отказываться от механизации и работать вручную.

Задача могла бы быть решена так, как это делается в станках и автомобилях, — путем использования механического редуктора — коробки скоростей, но такое решение для ручного электроинструмента достаточно проблематично. В лучшем случае в некоторых типах электроинструментов имеется одна ступень переключения скорости вращения шпинделя в два раза, тогда как необходим диапазон 10...40 раз.

Рассмотрим варианты "электронного" решения задачи регулирования скорости вращения электродвигателя (и шпинделя) с одновременной стабилизацией заданной скорости.

Любая стабилизация может быть осуществлена либо параметрически, либо путем введения кольца обратной связи в систему регулирования требуемого параметра.