Меню

Регулировка оборотов щеточного двигателя



Простейший регулятор оборотов электродвигателя своими руками

Изготавливая различные самоделки, приходится сталкиваться с рядом проблем и поиском их решений. Так и в случае с различными приспособлениями, которые имеют в своей конструкции коллекторный электродвигатель.

Очень часто нужно сделать так, чтобы двигатель имел регулируемые обороты. Для этих целей используется регулятор (контроллер) оборотов двигателя, который можно собрать своими руками.

Представленный ниже регулятор для электродвигателей позволяет не только обеспечить плавный пуск мотора и степень регулировки оборотов, но и защитить двигатель от перегрузок. Работать контроллер может не только от 220 Вольт, но и от пониженного напряжения, вплоть от 110 Вольт.

Характеристики самодельного контроллера

  • Диапазон напряжений (110-240 Вольт);
  • Возможность регулировки оборотов электродвигателя, от 9-99%;
  • Нагрузка, до 2,5 кВт;
  • Рабочая мощность, не более 300 Вт.

Самодельный регулятор оборотов для электродвигателя имеет низкий уровень шума, он позволяет осуществлять плавную стабилизацию оборотов и осуществлять мягкий пуск электродвигателя.

Ниже будет представлена схема регулятора оборотов для электродвигателя и принцип его работы.

Схема регулятора оборотов для электродвигателя

Чтобы собрать регулятор оборотов для двигателя потребуется генератор ШИМ импульсов и симистор для управления двигателем. Диод и резистор D1 и R1, позволяют снижать напряжение для питания двигателя, а конденсатор C1, призван обеспечивать фильтрацию тока на входе электроцепи.

Элементы P1, R5 и R3 — это делители напряжения с возможностью регулировки его значений. Резистор R2, который указан на схеме регулятора оборотов электродвигателя, позволяет синхронизировать внутренние блоки регулятора с основным симистором (ВТ139), на котором собственно и работает регулятор оборотов.

Ниже на рисунке можно увидеть наглядное расположение всех элементов регулятора оборотов для электродвигателей. Обязательно следует безопасно расположить элементы, так как работа регулятора осуществляется от опасного напряжения в 220 Вольт.

Мощность и нагрузка регулятора оборотов

К самодельному регулятору оборотов двигателя, сделанному по выше представленной схеме, можно подключить нагрузку не более 2 кВт. В случае увеличения нагрузки осуществляется замена главного симистора BT138/800. Если симистор устанавливается большего номинала, то его рекомендуется вынести за пределы общей платы, и обязательно установить на радиатор охлаждения, который можно сделать из куска алюминиевой полосы.

Примечательно то, что подобный регулятор можно использовать не только с электродвигателями, но и с лампами освещения. Таким образом, дёшево и сердито, можно собрать регулятор для яркости ламп освещения.

Подписывайтесь на мой канал в Дзен. Всем удачи, и мирного неба над головой!

Источник

Регулятор частоты вращения щеточных двигателей

Всем здравствуйте. Регулятор скорости для однофазных щеточных двигателей переменного напряжения, работающий от 24 до 240В, который позволяет поддерживать высокий крутящий момент даже на низких оборотах двигателя.

Во многих устройствах, в которых используются двигатели переменного тока, требуется регулировка скорости, то есть числа оборотов в минуту, совершаемых валом, это не так просто. Потому что недостаточно поставить силовой реостат последовательно с двигателем, фактически в этом случае очень низкий КПД может быть получен из-за потери энергии в самом реостате и недопустимого падения крутящего момента (который зависит от тока) на низких оборотах.

Наиболее эффективным методом оказался метод (что-то похожее на ШИМ, используемое для управления двигателями постоянного тока), предпочтительно с синхронизацией импульсов, генерируемых цепями детектора пересечения нуля. В этой статье предлагается нечто подобное, что было сделано для управления щеточными двигателями. Он работает с частотой, синхронизированной с сетью, сокращая длительность импульсов, генерируемых переустанавливаемым уровнем, рассчитанным для частоты сети, которая запускает переключающее устройство в каждый период.

Этот метод повышает эффективность регулятора, так как он играет на среднем напряжении и токе двигателя, и потери ограничиваются падением переключающего устройства. Кроме того, это решение позволяет не терять крутящий момент двигателя, он достаточно высок даже при низких оборотах, в отсутствие того, что двигатель получает импульсы тока, энергия которых, если не постоянная, по крайней мере, высокой, тогда как если бы мы выбрали для регулировки реостат ток мог бы повлиять на крутящий момент.

Несмотря на то, что он подходит для управления двигателями переменного тока, схема не питается напрямую от сети 220В, а питается от нее только в отношении цепи управления. Двигатель должен быть подключен к клеммной колодке, которая имеет общий контакт с положительным напряжением цепи управления. Это позволяет управлять двигателями даже при низком напряжении, без помех в электрической сети. Схема приведена на рисунке.

Питается схема от трансформатора, подключенного к сети через защитный предохранитель F1 и перемычки J1 / J2, которые позволяют переключать обмотку трансформатора 110 — 220В переменного напряжения. Вторичная обмотка также с центральным отводом, вместе с парой диодов D1 и D2 и электролитическим конденсатором C1, это двойной полуволновой выпрямитель (на трансформаторе с центральным отводом) с емкостным фильтром, благодаря которому подается питание для схемы.

Читайте также:  Как отрегулировать холостой ход хонда одиссей

Вся цепь управления на напряжение около 8В. Включение напряжения питания отображается светодиодом LD1. В этом типе источника питания центральный отвод вторичной обмотки заземляется, чтобы гарантировать, что напряжения, подаваемые на выпрямительные диоды, находятся в противофазе друг другу.

От нижнего конца вторичной обмотки, то есть от анода диода D2, мы используем R1 и D3 (используемые в качестве одиночного полуволнового выпрямителя) для выделения переменного напряжения, состоящего только из положительных полуволн синусоиды, взятых с нижней части вторичной обмотки трансформатора. И именно отсюда мы начнем описывать работы регулятора скорости двигателя.

Положительные импульсы (получаются в отрицательной полуволне синусоиды сети) проходят через сопротивление R1 ограничения тока на базу транзистора T1, как только пороговое напряжение (0,6В) превышено, он начинает открываться, и ток его коллектора ограничивается сопротивлением R2 из-за падения, при котором коллектор транзистора падает до потенциала в несколько сотен милливольт, разряжая конденсатор через диод D4.

Когда синусоидальный импульс, подаваемый с резистора R1, переходит через нуль, T1 переходит в режим отсечки, и следующая отрицательная полуволна, транзистор получает импульс, но с амплитудой около -0,6В, которая закрывает его. Однако теперь через сопротивление R2 и разряженный конденсатор С5 ток течет к базе транзистора Т2 в течение периода, приблизительно равного постоянной времени r, равной: r = (R2 + R4) x C5.

Импульс тока, который теперь приводит транзистор Т2 в насыщение, напряжение на коллектор-эмиттер достигает примерно 0В, разряжает электролитический конденсатор С2 почти мгновенно, до тех пор, пока предварительно удерживается напряжением питания, через делители постоянных и переменных резисторов R7, RV2, RV1, R6.

Отсюда следует, что база транзистора Т4 находится на низком уровне, а транзистор остается закрыт. Как только импульс, подаваемый C5, заканчивается, T2 возвращается к запрету, и конденсатор C2 берет на себя ответственность (RV2, RV1, R7 и R6), пока Т4 еще не открыт.

Когда сетевое напряжение меняет полярность, T1 возвращается к насыщению и снова разряжается через D4, но T2 остается зарытым, и из-за влияния RV2, RV1, R7 и R6. Электролитический конденсатор C2 начинает заряжаться, пока в какой-то момент напряжение на нем не станет достаточно для открытия транзистора Т4 через сопротивление R5.

Нагрузка получает питание через защитный предохранитель F2 и дроссель L1, которая вместе с конденсатором C7 образует фильтр нижних частот, необходимый для сглаживания пиков, возникающих при переключении симистора, каждый раз, когда он включается и выключается. Фактически, после открытия, симистор находится под напряжением и остается во включенном состоянии, пока не произойдет инверсия полярности, после прохождения через нуль..

Также последовательный фильтр (R13-C6) с той же функцией, которая заключается в демпфировании пиков напряжения, создаваемых коммутацией на двигателе, что неизбежно из-за того, что это высоко индуктивная электрическая нагрузка.

Установка цепи необходима, потому что при управлении нагрузками, такими как двигатели, могут возникать импульсы с высоким или с очень крутыми склонами, и в таких случаях тиристоры (следовательно, симистор) могут открываться самостоятельно. Когда нагрузка включена, напряжение на ее разъеме частично подается через цепь R14 и D7 к узлу R6, R7 и RV1, тем самым помогая поднять напряжение на конденсаторе С2 в положительной полуволне и не внося свой вклад в отрицательной полуволне. Как вариант можно рассматривать готовые решения регуляторов двигателей ниже.

Обратите внимание, что конденсатор С2 имеет такой номинал, что при введении минимального последовательного сопротивления (при его коротком замыкании) электролит заряжается вскоре после прохождения через нуль, а также при достижении максимального сопротивления проводимости транзистора Т4. Вариант печатной платы показан на рисунке.

Поэтому следует отметить, что подстроечных потенциометров — два, потому что каждый из них регулирует синхронизацию и, в частности, RV2 последовательно с R7, значение которого отличается в зависимости от частоты сети. Поэтому R7 должен выбираться на основе частоты сети, которая должна совпадать с частотой переменного тока, питающего двигатель. Также обратите внимание, что время зарядки того же C2 зависит от тока, подаваемого выходной цепью через D7, что также помогает синхронизировать время с фазой подачи питания в нагрузку.

Скорость вращения двигателя регулируется RV1 Потенциометр RV2 позволяет проводить более точную калибровку благодаря тому, что он последовательно подключен к сопротивлению, значение его адаптирует сеть синхронизации к частоте сети, в частности, он позволяет установить минимальную скорость, может быть установлена с помощью RV1.

Читайте также:  Регулировка тнвд моторпал д 245 своими руками

Таким образом, устройство позволяет производить регулировку, подводимую к нагрузке, от приблизительно от 5 до 95 процентов. Такое управление позволяет поддерживать максимальный крутящий момент даже при низкой скорости вращения двигателя. Также позволяет вам управлять нагрузками, которые не являются двигателями, такими как лампочки и электрические обогреватели. На этом все, всем спасибо.

Источник

Регулировка оборотов электродвигателя 220В, 12В и 24В

Для плавности увеличения и уменьшения скорости вращения вала существует специальный прибор – регулятор оборотов электродвигателя 220в. Стабильная эксплуатация, отсутствие перебоев напряжения, долгий срок службы – преимущества использования регулятора оборотов двигателя на 220, 12 и 24 вольт.

Способы изменения вращения зависят от модели электрической машины. Характеристики электрических машин отличаются: постоянного и переменного тока, однофазные, трехфазные. Поэтому говорить нужно о каждом случае отдельно.

Простейший вариант

Легче всего изменять обороты электродвигателя постоянного тока. Они меняются простым изменением напряжения питания. Причем неважно где: на якоре или на возбуждении, но это касается только маломощных машин с минимальной нагрузкой. В основном управление скоростью вращения производят по цепи якоря. Более того, здесь возможно реостатное регулирование, если мощность мотора небольшая, или есть довольно мощный реостат.

Это самый неэкономичный вариант. Механические характеристики двигателя с независимым возбуждением самые невыгодные из-за больших потерь, результатом чего является падение механической мощности, КПД.

Еще одна возможность – введение реостата в обмотку возбуждения. Рассматривая характеристики двигателя с независимым возбуждением, увидим, что регулирование скорости вращения возможно только в сторону увеличения оборотов. Это происходит ввиду насыщения обмотки.

Итак, реостатное регулирование скорости вращения аппарата независимого возбуждения оправдано в системах с минимальной нагрузкой. Лучше всего, когда работа при таком включении буде периодической.

В цепи якоря

Для осуществления этой схемы нужно цепь якоря подключить к источнику напряжения, которое можно менять.

Это возможно в электрических машинах малой или средней мощности. Двигатель большой мощности целесообразно подключить в схему с генератором напряжения независимого возбуждения.

В качестве привода для генератора используют обычный трехфазный асинхронник. Чтобы уменьшить обороты, достаточно на якоре понизить напряжение. Оно меняется от номинального и вниз. Эта схема имеет название «двигатель-генератор». Таким образом можно менять параметры на двигателе 220в.

Для низкого напряжения

Управление агрегатами на 12в проще из-за более низкого напряжения и как следствие, более доступных деталей. Вариантов подобных схем множество, поэтому важно понять сам принцип.

Такой двигатель имеет ротор, щеточный механизм и магниты. На выходе у него всего два провода, контролирование скорости идет по ним. Питание может быть 12, 24, 36в, или другое. Что нужно – это его менять. Лучше, когда в пределах от нуля до максимума. В более простых вариантах 12–0в не получится, другие варианты дают такую возможность.

Кто-то паяет радиоэлементы навесным монтажом, кто-то набирает печатную плату – это уже зависит от желания и возможностей каждого человека.

Этот вариант подойдет, если точность неважна: например, вентилятор. Напряжение меняется от 0 до 12 вольт, пропорционально меняется крутящий момент.

Другой вариант – со стабилизацией оборотов независимо от нагрузки на валу.

Питание 12 вольт, схема очень проста. Двигатель набирает обороты плавно, и также плавно их сбавляет так как напряжение на выходе меняется в пределах 12–0в. Как результат – можно убрать крутящий момент практически до нуля. Если потенциометр крутить в обратном направлении, мотор так же постепенно набирает обороты до максимума. Микросхема очень распространенная, ее характеристики тоже подробно описаны. Питание 12–18в.

Есть еще один вариант, только это уже не для 12, а для 24в питания.

Двигатель постоянного тока, питание – переменное, так как стоит диодный мост. При желании можно мост выбросить и запитывать постоянкой от своего блока питания.

От сети

Однофазные электродвигатели переменного тока также позволяют регулировать вращение ротора.

Коллекторные машины

Такие моторы стоят на электродрелях, электролобзиках и другом инструменте. Чтобы уменьшить или увеличить обороты, достаточно, как и в предыдущих случаях, изменять напряжение питания. Для этой цели также есть свои решения.

Конструкция подключается непосредственно к сети. Регулировочный элемент – симистор, управление которого осуществляется динистором. Симистор ставится на теплоотвод, максимальная мощность нагрузки – 600 Вт.

Если есть подходящий ЛАТР, можно все это делать при помощи его.

Двухфазный двигатель

Аппарат, имеющий две обмотки – пусковую и рабочую, по своему принципу является двухфазным. В отличие от трехфазного имеет возможность менять скорость ротора. Характеристика крутящегося магнитного поля у него не круговая, а эллиптическая, что обусловлено его устройством.

Читайте также:  Регулировка барабанных тормозов рено дастер

Есть две возможности контролирования числа оборотов:

  1. Менять амплитуду напряжения питания (Uy),
  2. Фазное – меняем емкость конденсатора.

Такие агрегаты широко распространены в быту и на производстве.

Обычные асинхронники

Электрические машины трехфазного тока, несмотря на простоту в эксплуатации, обладают рядом характеристик, которые нужно учитывать. Если просто изменять питающее напряжение, будет в небольших пределах меняться момент, но не более. Чтобы в широких пределах регулировать обороты, необходимо довольно сложное оборудование, которое просто так собрать и наладить сложно и дорого.

Для этой цели промышленностью налажен выпуск частотных преобразователей, помогающих менять обороты электродвигателя в нужном диапазоне.

Асинхронник набирает обороты в согласии с выставленными на частотнике параметрами, которые можно менять в широком диапазоне. Преобразователь – самое лучшее решение для таких двигателей.

Выбираем устройство

Для того чтобы подобрать эффективный регулятор необходимо учитывать характеристики прибора, особенности назначения.

  1. Для коллекторных электродвигателей распространены векторные контроллеры, но скалярные являются надёжнее.
  2. Важным критерием выбора является мощность. Она должна соответствовать допустимой на используемом агрегате. А лучше превышать для безопасной работы системы.
  3. Напряжение должно быть в допустимых широких диапазонах.
  4. Основное предназначение регулятора преобразовывать частоту, поэтому данный аспект необходимо выбрать соответственно техническим требованиям.
  5. Ещё необходимо обратить внимание на срок службы, размеры, количество входов.

Прибор триак

Устройство симистр (триак) используется для регулирования освещением, мощностью нагревательных элементов, скоростью вращения.

Схема контроллера на симисторе содержит минимум деталей, изображенных на рисунке, где С1 – конденсатор, R1 – первый резистор, R2 – второй резистор.

С помощью преобразователя регулируется мощность методом изменения времени открытого симистора. Если он закрыт, конденсатор заряжается посредством нагрузки и резисторов. Один резистор контролирует величину тока, а второй регулирует скорость заряда.

Когда конденсатор достигает предельного порога напряжения 12в или 24в, срабатывает ключ. Симистр переходит в открытое состояние. При переходе напряжения сети через ноль, симистр запирается, далее конденсатор даёт отрицательный заряд.

Преобразователи на электронных ключах

Тиристорные регуляторы мощности являются одними из самых распространенных, обладающие простой схемой работы.

Тиристор, работает в сети переменного тока.

Отдельным видом является стабилизатор напряжения переменного тока. Стабилизатор содержит трансформатор с многочисленными обмотками.

Схема стабилизатора постоянного тока

Зарядное устройство 24 вольт на тиристоре

Принцип действия заключаются в заряде конденсатора и запертом тиристоре, а при достижении конденсатором напряжения, тиристор посылает ток на нагрузку.

Процесс пропорциональных сигналов

Сигналы, поступающие на вход системы, образуют обратную связь. Подробнее рассмотрим с помощью микросхемы.

Микросхема TDA 1085

Микросхема TDA 1085, изображенная выше, обеспечивает управление электродвигателем 12в, 24в обратной связью без потерь мощности. Обязательным является содержание таходатчика, обеспечивающего обратную связь двигателя с платой регулирования. Сигнал стаходатчика идёт на микросхему, которая передаёт силовым элементам задачу – добавить напряжение на мотор. При нагрузке на вал, плата прибавляет напряжение, а мощность увеличивается. Отпуская вал, напряжение уменьшается. Обороты будут постоянными, а силовой момент не изменится. Частота управляется в большом диапазоне. Такой двигатель 12, 24 вольт устанавливается в стиральные машины.

Своими руками можно сделать прибор для гриндера, токарного станка по дереву, точила, бетономешалки, соломорезки, газонокосилки, дровокола и многого другого.

Промышленные регуляторы, состоящие из контроллеров 12, 24 вольт, заливаются смолой, поэтому ремонту не подлежат. Поэтому часто изготавливается прибор 12в самостоятельно. Несложный вариант с использованием микросхемы U2008B. В регуляторе используется обратная связь по току или плавный пуск. В случае использования последнего необходимы элементы C1, R4, перемычка X1 не нужна, а при обратной связи наоборот.

При сборе регулятора правильно выбирать резистор. Так как при большом резисторе, на старте могут быть рывки, а при маленьком резисторе компенсация будет недостаточной.

Важно! При регулировке контроллера мощности нужно помнить, что все детали устройства подключены к сети переменного тока, поэтому необходимо соблюдать меры безопасности!

Регуляторы оборотов вращения однофазных и трехфазных двигателей 24, 12 вольт представляют собой функциональное и ценное устройство, как в быту, так и в промышленности.

Измерения

Понятно, что число оборотов нужно как-то определять. Для этого используют тахометры. Они показывают число вращения на данный момент. Обычным мультиметром просто так измерить скорость не получится, разве что на автомобиле.

Как видно, на электрических машинах можно менять различные параметры, подстраивая их под нужды производства и домашнего хозяйства.

Источник

Adblock
detector