Регулировка оборотов электродвигателя: Регулятор оборотов двигателя без потери мощности

Регулятор оборотов электродвигателя — TDA1085

В себя включает:

• Плата в сборе — полностью готовая к эксплуатации.
• Резистор регулировки оборотов — в комплекте.
• Установленные клеммы — А (сеть 220 В), М (мотор), Т (таходатчик).
• Питание платы — на прямую от сети 220 вольт, 50 Гц.
• Мощность — до 3000 Вт. (стандартные двигатели от стиральных машин автомат).
• Применение — к коллекторным двигателям (двигателям с щетками).
• Габаритные размеры — длина 96 мм, ширина 96 мм, высота 32 мм.
• Система защиты — по току, предохранителем 5 А.

Дополнительные опции:

• Реверсный переключатель (on-off-on) с проводами и клеммами 16 А, 250 В.
• Измеритель числа оборотов — Тахометр (Отдельное устройство, блок питания ы комплект не входит).
• Реле времени — YYC-2 (Отдельное устройство, блок питания ы комплект не входит).

Для чего нужна эта плата: Данная плата позволяет регулировать обороты коллекторного электродвигателя (с щетками) без потери мощности независимо от нагрузки (в пределах заявленной производителем электродвигателя). С ее помощью вы сможете управлять оборотами электродвигателя от 200 до 20000 об/мин. При этом сохраняя полный момент силы на валу электродвигателя.

Для чего нужен реверсный переключатель:  Это тумблер на три положения серии «KCD» с запасом мощности до 4000 Вт., с установленными клеммами и проводами с нанесенной маркировкой к подключению. Устанавливается для изменения стороны вращения вала (ротора) электродвигателя. С его помощью Вы легко сможете изменить направление вращения ротора всего лишь одним переключение тумблера. Внимание! Переключение тумблера во время работы не желательно! На оборотах более 3000 об/мин. ЗАПРЕЩЕНО! Для увеличения срока службы электродвигателя и платы, тумблер реверсного переключателя рекомендуется переключать после полной остановки электродвигателя.

Для чего нужен измеритель числа оборотов:  Тахометр просто необходим если Вам нужно замерить обороты станка или вращающегося механизма. Блок питания в комплект не входит.

Для чего нужно реле времени:  Таймер времени предназначен для автоматического отключения регулятора. Вы можете выбрать время на таймере и заниматься своими делами, а реле отключит регулятор оборотов через заданное время. Блок питания в комплект не входит.

Дополнительное описание: Монтажная плата изготавливается станочным производством, на заводе в России. Толщина основы текстолита 1,5 мм.Толщина медной фольги 0,35 мм, с нанесенной паяльной маской. Монтаж радиокомпонентов, осуществляется заводским конвейером. Установленные детали в выводном корпусе. Активные радиокомпоненты, закупаются от фирм оригинальных производителей: On semiconductor, ST microelectronics, с целью увеличения надежности и длительного срока эксплуатации.

Внимание! Данная плата применима, только для коллекторных двигателей (двигателей с щетками), с обязательным наличием таходатчика. Данная плата изготавливалась для двигателей от стиральных машин автомат, мощностью до 3000 Вт.

• Каждая плата пред отправкой заказчику проходит полную проверку под нагрузкой, на предмет отсутствия дефектов и брака!
• Предоставляется гарантия и послепродажная консультация!
• При оплате на р/с +7%

Различная комплектация

КОМПЛЕКТАЦИЯ «КОНСТРУКТОР» В себя включает: Плата монтажная + все необходимые детали. Принципиальная схема, сборочный чертеж, перечень элементов.

КОМПЛЕКТАЦИЯ «ПЛАТА МОНТАЖНАЯ» В себя включает: Плата монтажная. Принципиальная схема, сборочный чертеж, перечень элементов.

 

Регулировка оборотов электродвигателей

Регулировка оборотов электродвигателей   С вопросом регулировки оборотов приходится сталкиваться при работе с электроинструментом, приводом швейных машин и прочих приборов в быту и на производстве Регулировать обороты, просто понижая питающее напряжение, не имеет смысла — электродвигатель резко уменьшает обороты, теряет мощность и останавливается Оптимальным вариантом регулировки оборотов является регулирование напряжения с обратной связью по току нагрузки двигателя В большинстве случаев в электроинструменте и других приборах применены универсальные коллекторные электродвигатели с последовательным возбуждением. Они хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе. Особенностью работы коллекторного электродвигателя является то, что при коммутации обмоток якоря на ламелях коллектора во время размыкания возникают импульсы противо-ЭДС самоиндукции. Они равны питающим по амплитуде, но противоположны им по фазе. Угол смещения противо-ЭДС определяется внешними характеристиками электродвигателя, его нагрузкой и другими факторами. Вредное влияние противо-ЭДС выражается в искрении на коллекторе, потере мощности двигателя, дополнительном нагреве обмоток. Некоторая часть противо-ЭДС гасится конденсаторами, шунтирующими щеточный узел.   Рассмотрим процессы, протекающие в режиме регулирования с ОС, на примере универсальной схемы (рис 1). Резистивно-емкостная цепь R2-R3-C2 обеспечивает формирование опорного напряжения, определяющего скорость вращения электродвигателя. При увеличении нагрузки скорость вращения электродвигателя падает, снижается и его крутящий момент. Противо-ЭДС, возникающая на электродвигателе и приложенная между катодом тиристора VS1 и его управляющим электродом, уменьшается. Вследствие этого напряжение на управляющем электроде тиристора возрастает пропорционально уменьшению противо-ЭДС. Дополнительное напряжение на управляющем электроде тиристора заставляет его включаться при меньшем фазовом угле (угле отсечки) и пропускать на электродвигатель больший ток, компенсируя тем самым снижение скорости вращения под нагрузкой. Существует как бы баланс импульсного напряжения на управляющем электроде тиристора, составленного из напряжения питания и напряжения самоиндукции двигателя. Переключатель SA1 позволяет при необходимости перейти на питание полным напряжением, без регулировки Особое внимание следует уделить подбору тиристора по минимальному току включения, что обеспечит лучшую стабилизацию скорости вращения электродвигателя   Вторая схема (рис 2) рассчитана на более мощные электродвигатели, применяемые в деревообрабатывающих станках, шлифмашинах, дрелях. В ней принцип регулировки остается прежним. Тиристор в данной схеме следует установить на радиатор площадью не менее 25 см 2.   Для маломощных электродвигателей и при необходимости получить очень малые скорости вращения, можно с успехом применить схему на ИМС (рис 3). Она рассчитана на питание 12 В постоянного тока. В случае более высокого напряжения следует запитать микросхему через параметрический стабилизатор с напряжением стабилизации не выше 15В. Регулировка скорости осуществляется путем изменения среднего значения напряжения импульсов, подаваемых на электродвигатель. Такие импульсы эффективно регулируют очень малые скорости вращения, как бы непрерывно «подталкивая» ротор электродвигателя. При высоких скоростях вращения электродвигатель работает обычным образом.   Весьма несложная схема (рис 4) позволит избежать аварийных ситуаций на линии железной дороги (игрушечной) и откроет новые возможности управления составами. Лампа накаливания во внешней цепи предохраняет и сигнализирует о коротком замыкании на линии, ограничивая при этом выходной ток.   Когда требуется регулировать обороты электродвигателей с большим крутящим моментом на валу, например в электролебедке, может пригодиться двухполупериодная мостовая схема (рис 5), обеспечивающая полную мощность на электродвигателе, что существенно отличает ее от предыдущих, где работала только одна полуволна питающего напряжения. Диоды VD2 и VD6 и гасящий резистор R2 используются для питания схемы запуска. Задержка открывания тиристоров по фазе обеспечивается зарядом конденсатора С1 через резисторы R3 и R4 от источника напряжения, уровень которого определяется стабилитроном VD8 Когда конденсатор С1 зарядится до порога срабатывания однопереход-ного транзистора VT1, он открывается и запускает тот тиристор, на аноде которого присутствует положительное напряжение. Когда конденсатор разряжается, однопереходный транзистор выключается. Номинал резистора R5 зависит от типа электродвигателя и желаемой глубины обратной связи. Его величина подсчитывается по формуле R5=2/Iм, где Iм — эффективное значение максимального тока нагрузки для данного электродвигателя Предлагаемые схемы хорошо повторяемы, но требуют подбора некоторых элементов в зависимости от характеристик применяемого двигателя (практически невозможно найти подобные по всем параметрам электродвигатели даже в пределах одной серии).   Литература 1. Electronics Todays. Int N6 2. RCA Corp Manual 3. IOI Electronic Projects. 1977 p 93 5. G. E. Semiconductor Data Hand book 3. Ed 6 .Граф P. Электронные схемы. -М Мир, 1989 7. Семенов И. П. Регулятор мощности с обратной связью. — Радиолюбитель, 1997, N12, С 21. И.СЕМЕНОВ Московская обл, г Дубна Радиолюбитель №10, 2000 Источник: shems.h2.ru

Схемы регулировки оборотов двигателя переменного тока

Каждый из нас дома имеет какой-то электроприбор, который работает в доме не один год. Но со временем мощность техники слабеет и не выполняет своих прямых предназначений. Именно тогда стоит обратить внимание на внутренности оборудования. В основном проблемы возникают с электродвигателем, который отвечает за функциональность техники. Тогда стоит обратить свое внимание на прибор, который регулирует обороты мощности двигателя без снижения их мощности.

Виды двигателей

Регулятор оборотов с поддержанием мощности — изобретение, которое вдохнет новую жизнь в электроприбор, и он будет работать как только что приобретенный товар. Но стоит помнить о том, что двигатели бывают разных форматов и у каждого своя предельная работа.

Двигатели разные по характеристикам. Это значит то, что та или иная техника работает на разных частотах оборота вала, запускающего механизм. Мотор может быть:

В основном трехфазные электромоторы встречаются на заводах или крупных фабриках. В домашних условиях используются однофазные и двухфазные. Данного электричества хватает на работу бытовой техники.

Регулятор оборотов мощности

Принципы работы

Регулятор оборотов электродвигателя 220 В без потери мощности используется для поддержки первоначальной заданной частоты оборотов вала. Это один из основных принципов данного прибора, который называется частотным регулятором.

С помощью него электроприбор работает в установленной частоте оборотов двигателя и не снижает ее. Также регулятор скорости двигателя влияет на охлаждение и вентиляцию мотора. C помощью мощности устанавливается скорость, которую можно как поднять, так и снизить.

Вопросом о том, как уменьшить обороты электродвигателя 220 В, задавались многие люди. Но данная процедура довольно проста. Стоит только изменить частоту питающего напряжения, что существенно снизит производительность вала мотора. Также можно изменить питание двигателя, задействуя при этом его катушки. Управление электричеством тесно связано с магнитным полем и скольжением электродвигателя. Для таких действий используют в основном автотрансформатор, бытовые регуляторы, которые уменьшают обороты данного механизма. Но стоит также помнить о том, что будет уменьшаться мощность двигателя.

Вращение вала

Двигатели делят на:

Регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя зависит от подключения тока к механизму. Суть работы асинхронного мотора зависит от магнитных катушек, через которые проходит рамка. Она поворачивается на скользящих контактах. И когда при повороте она развернется на 180 градусов, то по данным контактам связь потечет в обратном направлении. Таким образом, вращение останется неизменным. Но при этом действии нужный эффект не будет получен. Он войдет в силу после внесения в механизм пары десятков рамок данного типа.

Коллекторный двигатель используется очень часто. Его работа проста, так как пропускаемый ток проходит напрямую — из-за этого не теряется мощность оборотов электродвигателя, и механизм потребляет меньше электричества.

Двигатель стиральной машины также нуждается в регулировке мощности. Для этого были сделаны специальные платы, которые справляются со своей работой: плата регулировки оборотов двигателя от стиральной машины несет многофункциональное употребление, так как при ее применении снижается напряжение, но не теряется мощность вращения.

Схема данной платы проверена. Стоит только поставить мосты из диодов, подобрав оптрон для светодиода. При этом еще нужно поставить симистор на радиатор. В основном регулировка двигателя начинается от 1000 оборотов.

Если не устраивает регулятор мощности и не хватает его функциональности, можно сделать или усовершенствовать механизм. Для этого нужно учитывать силу тока, которая не должна превышать 70 А, и теплоотдачу при использовании. Поэтому можно установить амперметр для регулировки схемы. Частота будет небольшой и будет определена конденсатором С2.

Далее стоит настроить регулятор и его частоту. При выходе данный импульс будет выходить через двухтактный усилитель на транзисторах. Также можно сделать 2 резистора, которые будут служить выходом для охладительной системы компьютера. Чтобы схема не сгорела, требуется специальный блокиратор, который будет служить удвоенным значением тока. Так данный механизм будет работать долго и в нужном объеме. Регулирующие приборы мощности обеспечат вашим электроприборам долгие годы службы без особых затрат.

При пуске электродвигателя происходит превышение потребления тока в 7 раз, что способствует преждевременному выходу из строя электрической и механической частей мотора. Для предотвращения этого следует применять регулятор оборотов электродвигателя. Существует много моделей заводского плана, но для того чтобы сделать такое устройство самостоятельно, необходимо знать принцип действия электродвигателя и способы регулирования оборотов ротора.

Общие сведения

Электродвигатели переменного тока получили широкое распространение во многих сферах жизнедеятельности человека, а именно — модели асинхронного типа. Основное назначение двигателя как электрической машины — трансформация электрической энергии в механическую. Асинхронный в переводе означает неодновременный, так как частота вращения ротора отличается от частоты переменного напряжения (U) в статоре. Существует две разновидности асинхронных двигателей по типу питания:

Однофазные применяются для домашних бытовых нужд, а трехфазные используются на производстве. В трехфазных асинхронных двигателях (далее ТАД) используются два вида роторов:

• замкнутые;
• фазные.

Замкнутые составляют около 95% от всех применяемых двигателей и обладают значительной мощностью (от 250 Вт и выше). Фазный тип конструктивно отличается от АД, но применяется достаточно редко по сравнению с первым. Ротор представляет собой стальную фигуру цилиндрической формы, которая помещается внутрь статора, причем на его поверхность напрессован сердечник.

Короткозамкнутый и фазный роторы

Впаянные или залитые в поверхность сердечника и накоротко замкнутые с торцов двумя кольцами высокопроводящие медные (для машин большой мощности) или алюминиевые стержни (для машин меньшей мощности) играют роль электромагнитов с полюсами, обращенными к статору. Стержни обмотки не имеют какой-либо изоляции, так как напряжение в такой обмотке нулевое.

Более часто используемый для стержней двигателей средней мощности алюминий отличается малой плотностью и высокой электропроводностью.

Для уменьшения высших гармоник электродвижущей силы (ЭДС) и исключения пульсации магнитного поля стержни ротора имеют определенным образом рассчитанный угол наклона относительно оси вращения. Если используется электромотор маленькой мощности, то пазы представляют собой закрытые конструкции, которые отделяют ротор от зазора с целью увеличения индуктивной составляющей сопротивления.

Ротор в виде фазного исполнения или типа характеризуются обмоткой, концы ее соединены по типу «звезда» и присоединены к контактным кольцам (на валу), по которым скользят графитовые щетки. Для устранения вихревых токов поверхность обмоток покрывается оксидной пленкой. Кроме того, в цепь обмотки ротора добавляется резистор, позволяющий изменять активное сопротивление (R) роторной цепи для уменьшения значений пусковых токов (Iп). Пусковые токи отрицательно влияют на электрическую и механическую части электромотора. Переменные резисторы, используемые для регулирования Iп:

1. Металлические или ступенчатые с ручным переключением.
2. Жидкостные (за счет погружения на глубину электродов).

Щетки, выполненные из графита, изнашиваются, и некоторые модели оборудованы короткозамкнутым конструктивным исполнением, которое поднимает щетки и замыкает кольца после запуска мотора. АД с фазным ротором являются более гибкими в плане регулирования Iп.

Конструктивные особенности

Асинхронный двигатель не имеет выраженных полюсов в отличие от электромотора постоянного тока. Число полюсов определяется количеством катушек в обмотках неподвижной части (статор) и способом соединения. В асинхронной машине с 4-мя катушками проходит магнитный поток. Статор выполняется из листов спецстали (электротехническая сталь), сводящих к нулю вихревые токи, при которых происходит значительный нагрев обмоток. Он приводит к массовому межвитковому замыканию.

Железняк или сердечник ротора напрессовывается непосредственно на вал. Между ротором и статором существует минимальный воздушный зазор. Обмотка ротора выполняется в виде «беличьей клетки» и сделана из медных или алюминиевых стержней.

В электромоторах мощностью до 100 кВт применяется алюминий, обладающий незначительной плотностью — для заливки в пазы сердечника ротора. Но несмотря на такое устройство, двигатели этого типа греются. Для решения этой проблемы используются вентиляторы для принудительного охлаждения, которые насаживаются на вал. Эти двигатели просты и надежны. Однако двигатели потребляют при пуске большой ток, в 7 раз больше номинального. Из-за этого они имеют низкий пусковой момент, так как большая часть энергии электричества идет на нагрев обмоток.

Электромоторы, у которых повышенный момент пуска, отличаются от обыкновенных асинхронных конструкцией ротора. Ротор изготавливается в виде двойной «беличьей клетки». Эти модели имеют сходство с фазными типами изготовления ротора. Он состоит из внутренней и наружной «беличьих клеток», причем наружная является пусковой и обладает большим активным и малым реактивным R. Наружная обладает незначительным активным и высоким реактивным R. При увеличении частоты вращения I переключается на внутреннюю клетку и работает в виде короткозамкнутого ротора.

Принцип работы

При протекании I по статорной обмотке в каждой из них создается магнитный поток (Ф). Эти Ф сдвинуты на 120 градусов относительно друг друга. Полученный Ф является вращающимся, создающим электродвижущую силу (ЭДС) в алюминиевых или медных проводниках. В результате этого и создается пусковой магнитный момент электромотора, и ротор начинает вращаться. Этот процесс называется еще в некоторых источниках скольжением (S), показывающим разность частоты n1 электромагнитного поля стартера, которое становится больше, чем частота, полученная при вращении ротора n2. Вычисляется в процентах и имеет вид: S = ((n1-n2)/n1) * 100%.

Значение S при начальном старте электромотора равно примерно 1, но при возрастании значений n2 становится меньше. В этот момент I в роторе уменьшается, следовательно, и ЭДС становится меньше номиналом. При холостом ходе S минимально, но при увеличении момента статического взаимодействия ротора и статора эта величина достигает критического значения. Если выполняется неравенство: S > Sкр, то мотор работает нормально, однако при превышении значения Sкр он может «опрокинуться». Опрокидывание вызывает нестабильную работу, но с течением времени исчезает.

Методы настройки оборотов

Для предотвращения отрицательного влияния во время пуска нужно уменьшить обороты электродвигателя 220 в или 380 в. Существует несколько способов достижения этой цели:

1. Изменение значения R цепи ротора.
2. Изменение U в обмотке статора.
3. Изменение частоты U.
4. Переключение полюсов.

При изменении значения R роторной части при помощи дополнительных резисторов приводит к снижению частоты вращения, но в результате этого уменьшается мощность. Следовательно, получается значительная потеря электроэнергии. Этот тип регулирования следует применять для фазного ротора.

При изменении значений U на статорной катушке возможно механическое или электрическое управление частотой вращения ротора. В этом случае используется регулятор U. Использование такого способа позволяет применять его только при вентиляторном характере нагрузки (например, регулятор оборотов вентилятора 220в). Для всех остальных случаев применяют трехфазные автоматические трансформаторы, позволяющие плавно изменять значения U, или тиристорные регуляторы.

Исходя из формулы зависимости частоты вращения от частоты питающего U можно производить регулирование количества оборотов ротора. Частота вращающегося магнитного поля статора вычисляется по формуле: Nст = 60 * f /p (f — частота тока питающей сети, p — число пар полюсов). Этот способ обеспечивает возможность плавного регулирования частоты вращения роторной части. Для получения высокого коэффициента полезного действия нужно изменять частоту и U. Этот способ является оптимальным для двигателей с короткозамкнутым ротором, так как потери мощности минимальны. Существует два метода изменения количества пар полюсов:

1. В статор (в пазы) нужно уложить 2 обмотки с различным числом p.
2. Обмотка состоит из двух частей, соединенных параллельно или последовательно.

Основным недостатком этого метода является поддержание ступенчатого характера изменения частоты электромотора с короткозамкнутым ротором.

Виды и критерии выбора

Для выбора регулятора нужно руководствоваться определенными характеристиками для конкретного случая. Среди всех критериев можно выбрать следующие:

1. По типу управления. Для двигателей коллекторного типа применяются регуляторы с векторной или скалярной системой управления.
2. Мощность является основным параметром, от которого нужно отталкиваться.
3. По диапазону U.
4. По диапазону частот. Нужно выбирать модель, которая соответствует требованиям пользователя для конкретного случая.
5. Прочие характеристики, в которые включены гарантия, габариты, комплектация.

Кроме того, регулятор подбирается мощнее, чем сам электродвигатель по формуле: Pрег = 1,3 * Pдвиг (Pрег, Pдвиг — мощность регулятора и двигателя соответственно). Его нужно выбирать на разные диапазоны U, так как универсальность играет важную роль.

Устройство на тиристорах

В этой модели, представленной на схеме 1, применяются 2 тиристора, включенных встречно-параллельно, хотя их можно заменить одним симистором.

Схема 1 — Тиристорная регулировка оборотов коллекторного двигателя без потери мощности.

Эта схема производит регулирование с помощью открытия или закрытия тиристоров (симистора) при фазовом переходе через нейтраль. Для корректного управления коллекторным двигателем применяют следующие способы модификации схемы 1:

1. Установка защитных LRC-цепей, состоящих из конденсаторов, резисторов и дросселей.
2. Добавление на входе емкости.
3. Использование тиристоров или симистора, ток которых превышает номинальное значение силы тока двигателя в диапазоне от 3..8 раз.

Этот тип регуляторов имеет достоинства и недостатки. К первым относятся низкая стоимость, маленький вес и габариты. Ко вторым следует отнести следующие:

• применение для моторов небольшой мощности;
• происходит шум и рывки мотора;
• при использовании схемы на симисторах происходит попадание постоянного U на двигатель.

Этот тип регулятора ставится в вентиляторы, кондиционеры, стиральные машины и электродрели . Отлично выполняет свои функции, несмотря на недостатки.

Транзисторный тип

Еще одним названием регулятора транзисторного типа является автотрансформатор или ШИМ-регулятор (схема 2). Он изменяет номинал U по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) при помощи выходного каскада, в котором применяются транзисторы типа IGBT.

Схема 2 — Транзисторный ШИМ-регулятор оборотов.

Коммутация транзисторов происходит с высокой частотой и благодаря этому можно изменить ширину импульсов. Следовательно, при этом изменится и значение U. Чем длиннее импульс и короче паузы, тем выше значение U и наоборот. Положительные аспекты применения этой разновидности следующие:

1. Незначительный вес прибора при низких габаритах.
2. Довольно низкая стоимость.
3. При низких оборотах отсутствие шума.
4. Управление за счет низких значений U (0..12 В).

Основной недостаток применения заключается в том, что расстояние до электромотора должно быть не более 4 метров.

Регулирование за счет частоты

Регулирование оборотов моторов различных типов за счет частоты получило широкое применение. Частотное преобразование занимает лидирующую позицию на рынке сбыта устройств-регуляторов оборотов и осуществления плавного пуска. Благодаря своей универсальности возможно влиять на мощность, производительность и скорость любого устройства с электродвигателем. Эти устройства применяются для однофазных и трехфазных двигателей. Применяются такие виды частотных преобразователей:

1. Специализированные однофазные.
2. Трехфазные без конденсатора.

Для регулирования оборотов используется конденсатор, включенный с обмотками однофазного двигателя (схема 3). Этот преобразователь частоты (ПЧ) имеет емкостное R, которое зависит от частоты протекающего переменного тока. Выходной каскад такого ПЧ выполнен на IGBT-транзисторах.

Схема 3 — Частотный регулятор оборотов.

У специализированного ПЧ есть свои преимущества и недостатки. Преимуществами являются следующие:

1. Управление АД без участия человека.
2. Стабильность.
3. Дополнительные возможности.

Существует возможность управлять работой электромотора при определенных условиях, а также защита от перегрузок и токов КЗ. Кроме того, возможно расширять функционал при помощи подключения цифровых датчиков, мониторинга параметров работы и использования PID-регулятора. К минусам можно отнести ограничения при управлении частотой и довольно высокую стоимость.

Для трехфазных АД применяются также устройства регулирования частоты (схема 4). Регулятор имеет на выходе три фазы для подключения электромотора.

Схема 4 — ПЧ для трехфазного двигателя.

У этого варианта тоже есть свои сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие: низкую стоимость, выбор мощности, широкий диапазон частотной регуляции, а также все преимущества однофазных преобразователей частоты. Среди всех отрицательных сторон можно выделить основные: предварительный подбор и нагрев при пуске.

Изготовление своими руками

Если нет возможности, а также желания приобретать регулятор заводского типа, то можно собрать его своими руками. Хотя регуляторы типа » tda1085 » зарекомендовали себя очень хорошо. Для этого нужно детально ознакомиться с теорией и приступить к практике. Очень популярны схемы симисторного исполнения, в частности регулятор оборотов асинхронного двигателя 220в (схема 5). Сделать его несложно. Он собирается на симисторе ВТ138, хорошо подходящем для этих целей.

Схема 5 — Простой регулятор оборотов на симисторе.

Этот регулятор может быть использован и для регулировки оборотов двигателя постоянного тока 12 вольт, так как является довольно простым и универсальным. Обороты регулируются благодаря изменению параметров Р1, определяющему фазу входящего сигнала, который открывает переход симистора.

Принцип работы прост. При запуске двигателя происходит его затормаживание, индуктивность изменятся в меньшую сторону и способствует увеличению U в цепи «R2—>P1—>C2». При разряде С2 симистор открывается в течение некоторого времени.

Существует еще одна схема. Она работает немного по-другому: путем обеспечения хода энергии обратного типа, которое является оптимально выгодным. В схему включен довольно мощный тиристор.

Схема 6 — Устройство тиристорного регулятора.

Схема состоит из генератора сигнала управления, усилителя, тиристора и участка цепи, выполняющего функции стабилизатора вращения ротора.

Наиболее универсальной схемой является регулятор на симисторе и динисторе (схема 7). Он способен плавно убавить скорость вращения вала, задать реверс двигателю (изменить направление вращения) и понизить пусковой ток.

Принцип работы схемы:

1. С1 заряжается до U пробоя динистора D1 через R2.
2. D1 при пробитии открывает переход симистора D2, который отвечает за управление нагрузкой.

​Напряжение при нагрузке прямо пропорционально зависит от частотной составляющей при открытии D2, зависящего от R2. Схема применяется в пылесосах. Она содержит универсальное электронное управление, а также способность простого подключения питания 380 В. Все детали следует расположить на печатной плате, изготовленной по лазерно-утюжной технологии (ЛУТ). Подробно с этой технологии изготовления плат можно ознакомиться в интернете.

Таким образом, при выборе регулятора оборотов электродвигателя возможна покупка заводского или изготовление своими руками. Самодельный регулятор сделать достаточно просто, так как при понимании принципа действия устройства можно с легкостью собрать его. Кроме того, следует соблюдать правила безопасности при осуществлении монтажа деталей и при работе с электричеством.

Коллекторные двигатели часто можно встретить в бытовых электроприборах и в электроинструменте: стиральная машина, болгарка, дрель, пылесос и т. д. Что совсем не удивительно, ведь коллекторные двигатели позволяют получать и высокие обороты, и большой крутящий момент (в том числе высокий пусковой момент) — что и нужно для большинства электроинструментов.

При этом коллекторные двигатели могут питаться как постоянным током (в частности – выпрямленным), так и переменным током от бытовой сети. Для управления скоростью вращения ротора коллекторного двигателя применяют регуляторы оборотов, о них и пойдет речь в данной статье.

Для начала вспомним устройство и принцип работы коллекторного двигателя. Коллекторный двигатель включает в себя обязательно следующие части: ротор, статор и щеточно-коллекторный коммутационный узел. Когда питание подается на статор и на ротор, их магнитные поля начинают взаимодействовать, ротор начинает в итоге вращаться.

Питание на ротор подается через графитовые щетки, плотно прилегающие к коллектору (к ламелям коллектора). Для изменения направления вращения ротора, необходимо изменить фазировку напряжения на статоре или на роторе.

Обмотки ротора и статора могут питаться от разных источников или же могут быть соединены параллельно либо последовательно друг с другом. Так различаются коллекторные двигатели параллельного и последовательного возбуждения. Именно коллекторные двигатели последовательного возбуждения можно встретить в большинстве бытовых электроприборов, поскольку такое включение позволяет получить устойчивый к перегрузкам двигатель.

Говоря о регуляторах оборотов, прежде всего остановимся на самой простой тиристорной (симисторной) схеме (смотрите ниже). Данное решение применяется в пылесосах, стиральных машинах, болгарках, и показывает высокую надежность при работе в цепях переменного тока (особенно от бытовой сети).

Работает данная схема достаточно незатейливо: на каждом периоде сетевого напряжения конденсатор заряжается через резистор до напряжения отпирания динистора, присоединенного к управляющему электроду основного ключа (симистора), после чего симистор открывается и пропускает ток к нагрузке (к коллекторному двигателю).

Регулируя время зарядки конденсатора в цепи управления открыванием симистора, регулируют среднюю мощность подаваемую на двигатель, соответственно регулируют обороты. Это простейший регулятор без обратной связи по току.

Симисторная схема похожа на обычный диммер для регулировки яркости ламп накаливания, обратной связи в ней нет. Чтобы появилась обратная связь по току, например чтобы удерживать приемлемую мощность и не допускать перегрузок, необходима дополнительная электроника. Но если рассмотреть варианты из простых и незатейлевых схем, то за симисторной схемой следует реостатная схема.

Реостатная схема позволяет эффективно регулировать обороты, но приводит к рассеиванию большого количества тепла. Здесь требуется радиатор и эффективный отвод тепла, а это потери энергии и низкий КПД в итоге.

Более эффективны схемы регуляторов на специальных схемах управления тиристором или хотя бы на интегральном таймере. Коммутация нагрузки (коллекторного двигателя) на переменном токе осуществляется силовым транзистором (или тиристором), который открывается и закрывается один или несколько раз в течение каждого периода сетевой синусоиды. Так регулируется средняя мощность, подаваемая на двигатель.

Схема управления питается от 12 вольт постоянного напряжения от собственного источника или от сети 220 вольт через гасящую цепь. Такие схемы подходят для управления мощными двигателями.

Принцип регулирования с микросхемами на постоянном токе — это конечно ШИМ — широтно-импульсная модуляция. Транзистор, например, открывается с строго заданной частотой в несколько килогрец, но длительность открытого состояния регулируется. Так, вращая ручку переменного резистора, устанавливают скорость вращения ротора коллекторного двигателя. Данный метод удобен для удержания малых оборотов коллекторного двигателя под нагрузкой.

Более качественное управление — именно регулировка по постоянному току. Когда ШИМ работает на частоте порядка 15 кГц, регулируя ширину импульсов, управляют напряжением при примерно одном и том же токе. Скажем, регулируя постоянное напряжение в диапазоне от 10 до 30 вольт, получают разные обороты при токе порядка 80 ампер, добиваясь требуемой средней мощности.

Регулятор оборотов коллекторного двигателя на TDA1085:

Если вы хотите изготовить простой регулятор для коллекторного двигателя своими руками без особых запросов к обратной связи, то можно выбрать схему на тиристоре. Потребуется лишь паяльник, конденсатор, динистор, тиристор, пара резисторов и провода.

Если же нужен более качественный регулятор с возможностью поддержания устойчивых оборотов при нагрузке динамического характера, присмотритесь к регуляторам на микросхемах с обратной связью, способным обрабатывать сигнал с тахогенератора (датчика скорости) коллекторного мотора, как это реализовано например в стиральных машинах.

Как уменьшить, увеличить обороты электродвигателя 220 и 12В?

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

Это лучший вариант регулирования скорости мотора с независимым возбуждением. Частота вращения прямо пропорциональна подводимому к якорю напряжению. Механические характеристики не меняют своего угла наклона, а перемещаются параллельно друг другу.

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.

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.

Схема плавной регулировки оборотов электродвигателя

Плавная работа двигателя, без рывков и скачков мощности – это залог его долговечности. Для контроля этих показателей используется регулятор оборотов электродвигателя на 220В, 12 В и 24 В, все эти частотники можно изготовить своими руками или купить уже готовый агрегат.

Зачем нужен регулятор оборотов

Регулятор оборотов двигателя, частотный преобразователь – это прибор на мощном транзисторе, который необходим для того, чтобы инвертировать напряжение, а также обеспечить плавную остановку и пуск асинхронного двигателя при помощи ШИМ. ШИМ – широко-импульсное управление электрическими приспособлениями. Его применяют для создания определенной синусоиды переменного и постоянного тока.

Фото — мощный регулятор для асинхронного двигателя

Самый простой пример преобразователя – это обычный стабилизатор напряжения. Но у обсуждаемого прибора гораздо больший спектр работы и мощность.

Частотные преобразователи используются в любом устройстве, которое питается от электрической энергии. Регуляторы обеспечивают чрезвычайно точный электрический моторный контроль, так что скорость двигателя можно изменять в меньшую или большую сторону, поддерживать обороты на нужном уровне и защищать приборы от резких оборотов. При этом электродвигателем используется только энергия, необходимая для работы, вместо того, чтобы запускать его на полной мощности.

Фото — регулятор оборотов двигателя постоянного тока

Зачем нужен регулятор оборотов асинхронного электродвигателя:

1. Для экономии электроэнергии. Контролируя скорость мотора, плавность его пуска и остановки, силы и частоты оборотов, можно добиться значительной экономии личных средств. В качестве примера, снижение скорости на 20% может дать экономию энергии в размере 50%.
2. Преобразователь частоты может использоваться для контроля температуры процесса, давления или без использования отдельного контроллера;
3. Не требуется дополнительного контроллера для плавного пуска;
4. Значительно снижаются расходы на техническое обслуживание.

Устройство часто используется для сварочного аппарата (в основном для полуавтоматов), электрической печки, ряда бытовых приборов (пылесоса, швейной машинки, радио, стиральной машины), домашнего отопителя, различных судомоделей и т.д.

Фото — шим контроллер оборотов

Принцип работы регулятора оборотов

Регулятор оборотов представляет собой устройство, состоящее из следующих трех основных подсистем:

1. Двигателя переменного тока;
2. Главного контроллера привода;
3. Привода и дополнительных деталей.

Когда двигатель переменного тока запускается на полную мощность, происходит передача тока с полной мощностью нагрузки, такое повторяется 7-8 раз. Этот ток сгибает обмотки двигателя и вырабатывает тепло, которое будет выделяться продолжительное время. Это может значительно снизить долговечность двигателя. Иными словами, преобразователь – это своеобразный ступенчатый инвертор, который обеспечивает двойное преобразование энергии.

Фото — схема регулятора для коллекторного двигателя

В зависимости от входящего напряжения, частотный регулятор числа оборотов трехфазного или однофазного электродвигателя, происходит выпрямление тока 220 или 380 вольт. Это действие осуществляется при помощи выпрямляющего диода, который расположен на входе энергии. Далее ток проходит фильтрацию при помощи конденсаторов. Далее формируется ШИМ, за это отвечает электросхема. Теперь обмотки асинхронного электродвигателя готовы к передаче импульсного сигнала и их интеграции к нужной синусоиде. Даже у микроэлектродвигателя эти сигналы выдаются, в прямом смысле слова, пачками.

Как выбрать регулятор

Существует несколько характеристик, по которым нужно выбирать регулятор оборотов для автомобиля, станочного электродвигателя, бытовых нужд:

1. Тип управления. Для коллекторного электродвигателя бывают регуляторы с векторной или скалярной системой управления. Первые чаще применяются, но вторые считаются более надежными;
2. Мощность. Это один из самых важных факторов для выбора электрического преобразователя частот. Нужно подбирать частотник с мощностью, которая соответствует максимально допустимой на предохраняемом приборе. Но для низковольтного двигатель лучше подобрать регулятор мощнее, чем допустимая величина Ватт;
3. Напряжение. Естественно, здесь все индивидуально, но по возможности нужно купить регулятор оборотов для электродвигателя, у которого принципиальная схема имеет широкий диапазон допустимых напряжений;
4. Диапазон частот. Преобразование частоты – это основная задача данного прибора, поэтому старайтесь выбрать модель, которая будет максимально соответствовать Вашим потребностям. Скажем, для ручного фрезера будет достаточно 1000 Герц;
5. По прочим характеристикам. Это срок гарантии, количество входов, размер (для настольных станков и ручных инструментов есть специальная приставка).

Хорошо себя зарекомендовали приборы марки Sinus, E-Sky и Pic.

При этом также нужно понимать, что есть так называемый универсальный регулятор вращения. Это частотный преобразователь для бесколлекторных двигателей.

Фото — схема регулятора для бесколлекторных двигателей

В данной схеме есть две части – одна логическая, где на микросхеме расположен микроконтроллер, а вторая – силовая. В основном такая электрическая схема используется для мощного электрического двигателя.

Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

Можно сделать простой симисторный регулятор оборотов электродвигателя, его схема представлена ниже, а цена состоит только из деталей, продающихся в любом магазине электротехники.

Для работы нам понадобится мощный симистор типа BT138-600, её советует журнал радиотехники.

Фото — схема регулятора оборотов своими руками

В описанной схеме, обороты будут регулироваться при помощи потенциометра P1. Параметром P1 определяется фаза входящего импульсного сигнала, который в свою очередь открывает симистор. Такая схема может применяться как в полевом хозяйстве, так и в домашнем. Можно использовать данный регулятор для швейных машинок, вентиляторов, настольных сверлильных станков.

Принцип работы прост: в момент, когда двигатель немного затормаживается, его индуктивность падает, и это увеличивает напряжение в R2-P1 и C3, то в свою очередь влечет более продолжительное открытие симистора.

Тиристорный регулятор с обратной связью работает немного по-другому. Он обеспечивает обратный ход энергии в энергетическую систему, что является очень экономным и выгодным. Данный электронный прибор подразумевает включение в электрическую схемы мощного тиристора. Его схема выглядит вот так:

Здесь для подачи постоянного тока и выпрямления требуется генератор управляющего сигнала, усилитель, тиристор, цепь стабилизации оборотов.

На простых механизмах удобно устанавливать аналоговые регуляторы тока. К примеру, они могут изменить скорость вращения вала мотора. С технической стороны выполнить такой регулятор просто (потребуется установка одного транзистора). Применим для регулировки независимой скорости моторов в робототехнике и источниках питания. Наиболее распространены два варианта регуляторов: одноканальные и двухканальные.

Видео №1 . Одноканальный регулятор в работе. Меняет скорость кручения вала мотора посредством вращения ручки переменного резистора.

Видео №2. Увеличение скорости кручения вала мотора при работе одноканального регулятора. Рост числа оборотов от минимального до максимального значения при вращении ручки переменного резистора.

Видео №3 . Двухканальный регулятор в работе. Независимая установка скорости кручения валов моторов на базе подстроечных резисторов.

Видео №4. Напряжение на выходе регулятора измерено цифровым мультиметром. Полученное значение равно напряжению батарейки, от которого отняли 0,6 вольт (разница возникает из-за падения напряжения на переходе транзистора). При использовании батарейки в 9,55 вольт, фиксируется изменение от 0 до 8,9 вольт.

Функции и основные характеристики

Ток нагрузки одноканального (фото. 1) и двухканального (фото. 2) регуляторов не превышает 1,5 А. Поэтому для повышения нагрузочной способности производят замену транзистора КТ815А на КТ972А. Нумерация выводов для этих транзисторов совпадает (э-к-б). Но модель КТ972А работоспособна с токами до 4А.

Одноканальный регулятор для мотора

Устройство управляет одним мотором, питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт.

Конструкция устройства

Основные элементы конструкции регулятора представлены на фото. 3. Устройство состоит из пяти компонентов: два резистор переменного сопротивления с сопротивлением 10 кОм (№1) и 1 кОм (№2), транзистор модели КТ815А (№3), пара двухсекционных винтовых клеммника на выход для подключения мотора (№4) и вход для подключения батарейки (№5).

Примечание 1. Установка винтовых клеммников не обязательна. С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно подключить мотор и источник питания напрямую.

Принцип работы

Порядок работы регулятора мотора описывает электросхема (рис. 1). С учетом полярности на разъем ХТ1 подают постоянное напряжение. Лампочку или мотор подключают к разъему ХТ2. На входе включают переменный резистор R1, вращение его ручки изменяет потенциал на среднем выходе в противовес минусу батарейки. Через токоограничитель R2 произведено подключение среднего выхода к базовому выводу транзистора VT1. При этом транзистор включен по схеме регулярного тока. Положительный потенциал на базовом выходе увеличивается при перемещении вверх среднего вывода от плавного вращения ручки переменного резистора. Происходит увеличение тока, которое обусловлено снижением сопротивления перехода коллектор-эмитттер в транзисторе VT1. Потенциал будет уменьшаться, если ситуация будет обратной.

Принципиальная электрическая схема

Материалы и детали

Необходима печатная плата размером 20х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита (допустимая толщина 1-1,5 мм). В таблице 1 приведен список радиокомпонентов.

Примечание 2. Необходимый для устройства переменный резистор может быть любого производства, важно соблюсти для него значения сопротивления тока указанные в таблице 1.

Примечание 3. Для регулировки токов выше 1,5А транзистор КТ815Г заменяют на более мощный КТ972А (с максимальным током 4А). При этом рисунок печатной платы менять не требуется, так как распределение выводов у обоих транзисторов идентично.

Процесс сборки

Для дальнейшей работы нужно скачать архивный файл, размещенный в конце статьи, разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора (файл termo1), а монтажный чертеж (файл montag1) – на белом листе офисной (формат А4).

Далее чертеж монтажной платы (№1 на фото. 4) наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы (№2 на фото. 4). Необходимо сделать отверстия (№3 на фото. 14) на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпадать. На фото.5 показана цоколёвка транзистора КТ815.


Вход и выход клеммников-разъемов маркируют белым цветом . Через клипсу к клеммнику подключается источник напряжения. Полностью собранный одноканальный регулятор отображен на фото. Источник питания (батарея 9 вольт) подключается на финальном этапе сборки. Теперь можно регулировать скорость вращения вала с помощью мотора, для этого нужно плавно вращать ручку регулировки переменного резистора.

Для тестирования устройства необходимо из архива распечатать чертеж диска. Далее нужно наклеить этот чертеж (№1) на плотную и тонкую картонную бумагу (№2 ). Затем с помощью ножниц вырезается диск (№3).

Полученную заготовку переворачивают (№1 ) и к центру крепят квадрат черной изоленты (№2) для лучшего сцепления поверхности вала мотора с диском. Нужно сделать отверстие (№3) как указано на изображении. Затем диск устанавливают на вал мотора и можно приступать к испытаниям. Одноканальный регулятор мотора готов!

Двухканальный регулятор для мотора

Используется для независимого управления парой моторов одновременно. Питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт. Ток нагрузки рассчитан до 1,5А на каждый канал.

Конструкция устройства

Основные компоненты конструкции представлены на фото.10 и включают: два подстроечных резистора для регулировки 2-го канала (№1) и 1-го канала (№2), три двухсекционных винтовых клеммника для выхода на 2-ой мотор (№3), для выхода на 1-ый мотор (№4) и для входа (№5).

Примечание.1 Установка винтовых клеммников не обязательна. С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно подключить мотор и источник питания напрямую.

Принцип работы

Схема двухканального регулятора идентична электрической схеме одноканального регулятора. Состоит из двух частей (рис.2). Основное отличие: резистор переменного сопротивления замен на подстроечный резистор. Скорость вращения валов устанавливается заранее.


Примечание.2. Для оперативной регулировки скорости кручения моторов подстроечные резисторы заменяют с помощью монтажного провода с резисторами переменного сопротивления с показателями сопротивлений, указанными на схеме.

Материалы и детали

Понадобится печатная плата размером 30х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита толщиной 1-1,5 мм. В таблице 2 приведен список радиокомпонентов.

Процесс сборки

После скачивания архивного файла, размещенного в конце статьи, нужно разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора для термоперевода (файл termo2), а монтажный чертеж (файл montag2) – на белом листе офисной (формат А4).

Чертеж монтажной платы наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы . Формируют отверстия на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпасть. Производится цоколёвка транзистора КТ815. Для проверки нужно временно соединить монтажным проводом входы 1 и 2 .

Любой из входов подключают к полюсу источника питания (в примере показана батарейка 9 вольт). Минус источника питания при этом крепят к центру клеммника. Важно помнить: черный провод «-», а красный «+».

Моторы должны быть подключены к двум клеммникам, также необходимо установить нужную скорость. После успешных испытаний нужно удалить временное соединение входов и установить устройство на модель робота. Двухканальный регулятор мотора готов!

В АРХИВЕ представленные необходимые схемы и чертежи для работы. Эмиттеры транзисторов помечены красными стрелками.

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Качественный и надёжный контроллер скорости вращения для однофазных коллекторных электродвигателей можно сделать на распространённых деталях буквально за 1 вечер. Эта схема имеет встроенный модуль обнаружения перегрузки, обеспечивает мягкий пуск управляемого двигателя и стабилизатор скорости вращения мотора. Работает такой блок с напряжением как 220, так и 110 вольт.

Технические параметры регулятора

• напряжение питания: 230 вольт переменного тока
• диапазон регулирования: 5…99%
• напряжение нагрузки: 230 В / 12 А (2,5 кВт с радиатором)
• максимальная мощность без радиатора 300 Вт
• низкий уровень шума
• стабилизация оборотов
• мягкий старт
• размеры платы: 50×60 мм

Принципиальная электросхема

Схема модуля системы регулирования основана на генераторе ШИМ импульсов и симисторе управления мотором — классическая схемотехника для подобных устройств. Элементы D1 и R1 обеспечивают ограничение величины напряжения питания до значения безопасной для питания микросхемы генератора. Конденсатор C1 отвечает за фильтрацию напряжения питания. Элементы R3, R5 и P1 являются делителем напряжения с возможностью его регулирования, который используется для задания величины мощности, подаваемой в нагрузку. Благодаря применению резистора R2, непосредственно входящего в цепь поступления на м/с фазы, внутренние блоки синхронизированы с симистором ВТ139.

На следующем рисунке показано расположение элементов на печатной плате. Во время монтажа и запуска следует обратить внимание на обеспечение условий безопасной работы — регулятор имеет питание от сети 220В и его элементы непосредственно подключены к фазе.

Увеличение мощности регулятора

В испытательном варианте был применен симистор BT138/800 с максимальным током 12 А, что дает возможность управления нагрузкой более 2 кВт. Если необходимо управление ещё большими токами нагрузки — советуем тиристор установить за пределами платы на большом радиаторе. Также следует помнить о правильном выборе предохранителя FUSE в зависимости от нагрузки.

Кроме управления оборотами электромоторов, можно без каких-либо переделок использовать схему для регулировки яркости ламп.

«>

Регулировка оборотов электродвигателя 380в — Яхт клуб Ост-Вест

Плавная работа двигателя, без рывков и скачков мощности – это залог его долговечности. Для контроля этих показателей используется регулятор оборотов электродвигателя на 220В, 12 В и 24 В, все эти частотники можно изготовить своими руками или купить уже готовый агрегат.

Зачем нужен регулятор оборотов

Регулятор оборотов двигателя, частотный преобразователь – это прибор на мощном транзисторе, который необходим для того, чтобы инвертировать напряжение, а также обеспечить плавную остановку и пуск асинхронного двигателя при помощи ШИМ. ШИМ – широко-импульсное управление электрическими приспособлениями. Его применяют для создания определенной синусоиды переменного и постоянного тока.

Фото – мощный регулятор для асинхронного двигателя

Самый простой пример преобразователя – это обычный стабилизатор напряжения. Но у обсуждаемого прибора гораздо больший спектр работы и мощность.

Частотные преобразователи используются в любом устройстве, которое питается от электрической энергии. Регуляторы обеспечивают чрезвычайно точный электрический моторный контроль, так что скорость двигателя можно изменять в меньшую или большую сторону, поддерживать обороты на нужном уровне и защищать приборы от резких оборотов. При этом электродвигателем используется только энергия, необходимая для работы, вместо того, чтобы запускать его на полной мощности.

Фото – регулятор оборотов двигателя постоянного тока

Зачем нужен регулятор оборотов асинхронного электродвигателя:

1. Для экономии электроэнергии. Контролируя скорость мотора, плавность его пуска и остановки, силы и частоты оборотов, можно добиться значительной экономии личных средств. В качестве примера, снижение скорости на 20% может дать экономию энергии в размере 50%.
2. Преобразователь частоты может использоваться для контроля температуры процесса, давления или без использования отдельного контроллера;
3. Не требуется дополнительного контроллера для плавного пуска;
4. Значительно снижаются расходы на техническое обслуживание.

Устройство часто используется для сварочного аппарата (в основном для полуавтоматов), электрической печки, ряда бытовых приборов (пылесоса, швейной машинки, радио, стиральной машины), домашнего отопителя, различных судомоделей и т.д.

Фото – шим контроллер оборотов

Принцип работы регулятора оборотов

Регулятор оборотов представляет собой устройство, состоящее из следующих трех основных подсистем:

1. Двигателя переменного тока;
2. Главного контроллера привода;
3. Привода и дополнительных деталей.

Когда двигатель переменного тока запускается на полную мощность, происходит передача тока с полной мощностью нагрузки, такое повторяется 7-8 раз. Этот ток сгибает обмотки двигателя и вырабатывает тепло, которое будет выделяться продолжительное время. Это может значительно снизить долговечность двигателя. Иными словами, преобразователь – это своеобразный ступенчатый инвертор, который обеспечивает двойное преобразование энергии.

Фото – схема регулятора для коллекторного двигателя

В зависимости от входящего напряжения, частотный регулятор числа оборотов трехфазного или однофазного электродвигателя, происходит выпрямление тока 220 или 380 вольт. Это действие осуществляется при помощи выпрямляющего диода, который расположен на входе энергии. Далее ток проходит фильтрацию при помощи конденсаторов. Далее формируется ШИМ, за это отвечает электросхема. Теперь обмотки асинхронного электродвигателя готовы к передаче импульсного сигнала и их интеграции к нужной синусоиде. Даже у микроэлектродвигателя эти сигналы выдаются, в прямом смысле слова, пачками.

Как выбрать регулятор

Существует несколько характеристик, по которым нужно выбирать регулятор оборотов для автомобиля, станочного электродвигателя, бытовых нужд:

1. Тип управления. Для коллекторного электродвигателя бывают регуляторы с векторной или скалярной системой управления. Первые чаще применяются, но вторые считаются более надежными;
2. Мощность. Это один из самых важных факторов для выбора электрического преобразователя частот. Нужно подбирать частотник с мощностью, которая соответствует максимально допустимой на предохраняемом приборе. Но для низковольтного двигатель лучше подобрать регулятор мощнее, чем допустимая величина Ватт;
3. Напряжение. Естественно, здесь все индивидуально, но по возможности нужно купить регулятор оборотов для электродвигателя, у которого принципиальная схема имеет широкий диапазон допустимых напряжений;
4. Диапазон частот. Преобразование частоты – это основная задача данного прибора, поэтому старайтесь выбрать модель, которая будет максимально соответствовать Вашим потребностям. Скажем, для ручного фрезера будет достаточно 1000 Герц;
5. По прочим характеристикам. Это срок гарантии, количество входов, размер (для настольных станков и ручных инструментов есть специальная приставка).

Хорошо себя зарекомендовали приборы марки Sinus, E-Sky и Pic.

При этом также нужно понимать, что есть так называемый универсальный регулятор вращения. Это частотный преобразователь для бесколлекторных двигателей.

Фото – схема регулятора для бесколлекторных двигателей

В данной схеме есть две части – одна логическая, где на микросхеме расположен микроконтроллер, а вторая – силовая. В основном такая электрическая схема используется для мощного электрического двигателя.

Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

Можно сделать простой симисторный регулятор оборотов электродвигателя, его схема представлена ниже, а цена состоит только из деталей, продающихся в любом магазине электротехники.

Для работы нам понадобится мощный симистор типа BT138-600, её советует журнал радиотехники.

Фото – схема регулятора оборотов своими руками

В описанной схеме, обороты будут регулироваться при помощи потенциометра P1. Параметром P1 определяется фаза входящего импульсного сигнала, который в свою очередь открывает симистор. Такая схема может применяться как в полевом хозяйстве, так и в домашнем. Можно использовать данный регулятор для швейных машинок, вентиляторов, настольных сверлильных станков.

Принцип работы прост: в момент, когда двигатель немного затормаживается, его индуктивность падает, и это увеличивает напряжение в R2-P1 и C3, то в свою очередь влечет более продолжительное открытие симистора.

Тиристорный регулятор с обратной связью работает немного по-другому. Он обеспечивает обратный ход энергии в энергетическую систему, что является очень экономным и выгодным. Данный электронный прибор подразумевает включение в электрическую схемы мощного тиристора. Его схема выглядит вот так:

Здесь для подачи постоянного тока и выпрямления требуется генератор управляющего сигнала, усилитель, тиристор, цепь стабилизации оборотов.

Каждый из нас дома имеет какой-то электроприбор, который работает в доме не один год. Но со временем мощность техники слабеет и не выполняет своих прямых предназначений. Именно тогда стоит обратить внимание на внутренности оборудования. В основном проблемы возникают с электродвигателем, который отвечает за функциональность техники. Тогда стоит обратить свое внимание на прибор, который регулирует обороты мощности двигателя без снижения их мощности.

Виды двигателей

Регулятор оборотов с поддержанием мощности — изобретение, которое вдохнет новую жизнь в электроприбор, и он будет работать как только что приобретенный товар. Но стоит помнить о том, что двигатели бывают разных форматов и у каждого своя предельная работа.

Двигатели разные по характеристикам. Это значит то, что та или иная техника работает на разных частотах оборота вала, запускающего механизм. Мотор может быть:

В основном трехфазные электромоторы встречаются на заводах или крупных фабриках. В домашних условиях используются однофазные и двухфазные. Данного электричества хватает на работу бытовой техники.

Регулятор оборотов мощности

Принципы работы

Регулятор оборотов электродвигателя 220 В без потери мощности используется для поддержки первоначальной заданной частоты оборотов вала. Это один из основных принципов данного прибора, который называется частотным регулятором.

С помощью него электроприбор работает в установленной частоте оборотов двигателя и не снижает ее. Также регулятор скорости двигателя влияет на охлаждение и вентиляцию мотора. C помощью мощности устанавливается скорость, которую можно как поднять, так и снизить.

Вопросом о том, как уменьшить обороты электродвигателя 220 В, задавались многие люди. Но данная процедура довольно проста. Стоит только изменить частоту питающего напряжения, что существенно снизит производительность вала мотора. Также можно изменить питание двигателя, задействуя при этом его катушки. Управление электричеством тесно связано с магнитным полем и скольжением электродвигателя. Для таких действий используют в основном автотрансформатор, бытовые регуляторы, которые уменьшают обороты данного механизма. Но стоит также помнить о том, что будет уменьшаться мощность двигателя.

Вращение вала

Двигатели делят на:

Регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя зависит от подключения тока к механизму. Суть работы асинхронного мотора зависит от магнитных катушек, через которые проходит рамка. Она поворачивается на скользящих контактах. И когда при повороте она развернется на 180 градусов, то по данным контактам связь потечет в обратном направлении. Таким образом, вращение останется неизменным. Но при этом действии нужный эффект не будет получен. Он войдет в силу после внесения в механизм пары десятков рамок данного типа.

Коллекторный двигатель используется очень часто. Его работа проста, так как пропускаемый ток проходит напрямую — из-за этого не теряется мощность оборотов электродвигателя, и механизм потребляет меньше электричества.

Двигатель стиральной машины также нуждается в регулировке мощности. Для этого были сделаны специальные платы, которые справляются со своей работой: плата регулировки оборотов двигателя от стиральной машины несет многофункциональное употребление, так как при ее применении снижается напряжение, но не теряется мощность вращения.

Схема данной платы проверена. Стоит только поставить мосты из диодов, подобрав оптрон для светодиода. При этом еще нужно поставить симистор на радиатор. В основном регулировка двигателя начинается от 1000 оборотов.

Если не устраивает регулятор мощности и не хватает его функциональности, можно сделать или усовершенствовать механизм. Для этого нужно учитывать силу тока, которая не должна превышать 70 А, и теплоотдачу при использовании. Поэтому можно установить амперметр для регулировки схемы. Частота будет небольшой и будет определена конденсатором С2.

Далее стоит настроить регулятор и его частоту. При выходе данный импульс будет выходить через двухтактный усилитель на транзисторах. Также можно сделать 2 резистора, которые будут служить выходом для охладительной системы компьютера. Чтобы схема не сгорела, требуется специальный блокиратор, который будет служить удвоенным значением тока. Так данный механизм будет работать долго и в нужном объеме. Регулирующие приборы мощности обеспечат вашим электроприборам долгие годы службы без особых затрат.

Рекомендованные сообщения

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Сейчас на странице 0 пользователей

Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

“>

Простой регулятор оборотов электродвигателя от 6 до 25 вольт. Схема и описание

Этот простой и надежный регулятор оборотов электродвигателя подключается между источником питания и нагрузкой. Питание может поступать от батареи или AC/DC адаптера соответствующей нагрузки.

Нагрузкой может быть любой двигатель постоянного тока или лампа накаливания. Благодаря импульсной работе (ШИМ), схема работает почти без потери энергии. Транзистор управления не требует радиатора.

Схема регулятора идеально подходит для регулировки оборотов дрели для сверления плат. Во время малых оборотов обеспечивает работу дрели с относительно большим крутящим моментом.

Описание регулятор оборотов электродвигателя

Логические элементы DD1.1, DD1.2 (CD4011) используются в виде классического ШИМ генератора. Резистор R1 выполняет лишь защитную функцию. Частота генератора определяется емкостью С2 или С3 и сопротивлением потенциометра PR1 вместе с R2, R3.  Параллельно соединенные логические элементы DD1.3, DD1.4 управляют транзистором MOSFET (VT1).

При использовании в схеме транзистора MOSFET, резистор R4 не нужен и на его место устанавливается перемычка. Данный резистор (R4) предусмотрен только на тот случай, если вместо MOSFET будет установлен транзистор Дарлингтона структуры n-p-n, например, BD649. Тогда для ограничения тока базы резистор R4 должен иметь значение 1к…2,2к.

Потенциометр PR1 позволяет изменять коэффициент заполнения генерируемого сигнала в очень широких пределах, примерно от 1% до примерно 99%. Сигнал с генератора периодически открывает и закрывает транзистор VТ1, а средняя мощность, поступающая на нагрузку (разъем Z2), зависит от коэффициента заполнения сигнала. Таким образом, потенциометр PR1 позволяет осуществить плавную регулировку мощности, подаваемую на нагрузку.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Включенный „наоборот” диод VD4 незаменим при использовании индуктивной нагрузки (например, электродвигатель). Без диода VD4, в момент отключения, на стоке транзистора VT1 могут возникнуть импульсы, значительно превышающие допустимо значение для данного транзистора и это может вывести его из строя.

Благодаря импульсной работе, потери мощности на транзисторе VT1 невелики и поэтому не требует радиатора, даже при токах порядка нескольких ампер, то есть мощности нагрузки до 100 Вт. Следует иметь в виду, что устройство является регулятором мощности, а не стабилизатором оборотов двигателя, поэтому обороты двигателя зависят от его нагрузки.

ВНИМАНИЕ! Схема регулирует мощность в режиме пульсаций, подавая на нагрузку меандр. Такие импульсы могут быть источником электромагнитных помех. Для минимизации помех необходимо использовать по возможности короткие соединения между блоком и нагрузкой.

Соединительный шнур должен иметь вид витой пары (обычные два скрученные между провода). Также рекомендуется дополнительно подключить электролитический конденсатор (набор конденсаторов) емкостью 1000… 10000мк к разъему питания Z1.

В схеме предусмотрен дополнительный конденсатор C3, подключаемый с помощью перемычки J1. Включение этого конденсатора вызывает снижение частоты работы генератора с 700Гц до примерно 25Гц. Это полезно с точки зрения генерируемых электромагнитных помех.

Хотя в некоторых случаях снижение частоты может быть неприемлемо, например, это может привести к заметному мерцанию лампы. Тогда необходимо самостоятельно подобрать оптимальную емкость C3.

УПРАВЛЕНИЕ ДЛЯ РЕГУЛИРОВКИ И РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к электродвигателям и их регулировке и регулированию скорости.

До сих пор электродвигатели переменного тока с регулируемой скоростью в целом подразделялись на три основные категории:

A. Когда мощность сети переменного тока преобразуется в регулируемую мощность постоянного тока для работы двигателя постоянного тока.

B. При этом мощность линии переменного тока преобразуется в мощность переменного тока с регулируемой частотой и напряжением для использования с двигателем переменного тока.

C. То, в котором мощность линии переменного тока преобразуется в мощность переменного тока с регулируемым напряжением для использования со специальным двигателем переменного тока с высоким скольжением, эта система в зависимости от нагрузки снижает скорость до требуемых об / мин.

Для всех вышеперечисленных устройств требуется, чтобы блок преобразования был достаточно большим, чтобы обеспечить работу с полной мощностью, необходимой для двигателя с регулируемой скоростью.

В настоящем изобретении регулировка и регулирование скорости двигателя переменного тока осуществляется в соответствии с новой концепцией, которая позволяет подключать обычный двигатель переменного тока типа с фазным ротором с его первичной обмоткой, обычно статором. к сети переменного тока; и, благодаря использованию новых средств управления, связанных с вторичной обмоткой ротора, любая заданная скорость и любой выходной крутящий момент от 0 до 100 процентов номинального крутящего момента могут поддерживаться в диапазоне скоростей размыкания и замыкания цепи вторичной обмотки в контролируемым образом.Регулирование скорости действует как простое двухпозиционное регулирование и не обязательно должно иметь возможность обрабатывать всю электрическую мощность, необходимую для двигателя, что позволяет двигателю работать более эффективно, экономично и без обслуживания с большей надежностью, чем у двигателя. моторные устройства в основных категориях, описанных выше.

Например, в случае трехфазного двигателя с контактным кольцом или с фазным ротором, если выводы контактных колец закорочены, замыкая цепь вторичной обмотки, двигатель будет работать как двигатель с короткозамкнутым ротором; но, если провода разомкнуты, в роторе не будет протекать ток, не будет развиваться крутящий момент, и двигатель не будет работать.В таких условиях единственный ток, протекающий в статоре, будет током намагничивания.

В настоящем изобретении предлагается использовать изменения мощности ротора во время условий работы в качестве функции управления и предоставить новое устройство управления, при котором вторичная цепь ротора будет быстро открываться и закрываться для выработки импульсной мощности. . Изменяя длительность импульсов мощности, можно изменять средний крутящий момент и, следовательно, регулировать скорость в ответ на обнаруженный сигнал.В соответствии с настоящим изобретением напряжение сигнала представляет собой комбинацию этой функции управления с выходным напряжением чувствительного к скорости преобразователя и опорным напряжением, которое может быть установлено в соответствии с желаемой скоростью, при этом результирующее напряжение сигнала используется для управления работой твердотельного преобразователя. компоненты переключения состояния, такие как тиристоры или тиристоры для размыкания и замыкания вторичной цепи двигателя.

Использование вышеупомянутой новой концепции показывает, что чрезвычайно хорошее регулирование скорости является неотъемлемой характеристикой двигателя и связанного с ним управления, даже при высоких перегрузках, и что крутящий момент при поломке и остановке высок даже на очень низких скоростях.Было обнаружено, что из-за чрезвычайно низкого пускового пуска и заторможенного тока ротора кратковременные состояния остановки, частые запуски, засорение и реверсирование затвора находятся в пределах возможностей устройства без модификации двигателя или системы управления, как раскрыто для настоящего изобретения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в целом относится к электродвигателям и, в частности, касается улучшенных средств управления для регулировки и регулирования скорости двигателей переменного тока.

Одной из целей раскрытого здесь изобретения является обеспечение надежного управления небольшими размерами, которые могут быть установлены в небольшом пространстве рядом с двигателем или удаленно от двигателя, с которым он используется, и который в сочетании с двигателем позволяет использовать стандартного электродвигателя с переменным током и ротором таким образом, чтобы можно было регулировать и регулировать его скорость.

Еще одной задачей является обеспечение регулировки скорости и управления регулированием для двигателя переменного тока, в котором цепь обмотки ротора будет разомкнута и замкнута накоротко и генерировать импульсы мощности, и при этом длительность импульсов мощности может изменяться по порядку для изменения среднего крутящего момента и регулируемой скорости двигателя.

Еще одна цель состоит в том, чтобы обеспечить управление регулировкой скорости и регулированием для двигателей переменного тока, в котором используются твердотельные компоненты, которые управляются в ответ на изменения воспринимаемого сигнала, и в котором характеристики воспринимаемого сигнала изменяются путем сравнения скорости выходное напряжение чувствительного преобразователя с опорным напряжением, которое можно регулировать в соответствии с желаемой скоростью двигателя, при этом изменения в воспринимаемом сигнале используются для приведения в действие переключающих компонентов для размыкания или замыкания цепи обмотки ротора.

Другая цель — обеспечить регулировку скорости и управление регулированием для двигателя переменного тока типа с фазным ротором, которое будет автоматически регулировать мощность ротора таким образом, чтобы поддерживать заданную скорость в условиях изменяющейся нагрузки на вал, управляя точкой воспламенения электронного переключающий компонент дважды за цикл в каждой фазе обмотки ротора.

Еще одной задачей является обеспечение управления, такого как вышеизложенное, в котором схема интегратора используется для обеспечения функции управления, пропорциональной мощности ротора, для определения точек срабатывания электронных переключающих компонентов, и при этом интегратор сбрасывается в конце каждого переменного цикла мощности, чтобы обеспечить постоянное значение срабатывания, а не функцию линейного изменения.

Еще одна цель состоит в том, чтобы предоставить уникальное реле управления, которое реагирует на характеристику скорости двигателя, для автоматического изменения компонентов резистора в цепях обмотки ротора при выбранных значениях скорости для увеличения крутящего момента ротора, особенно на более низких скоростях в зависимости от в зависимости от требований к установке и для уменьшения тепловыделения в роторе.

Дополнительные цели и преимущества изобретения будут раскрыты в следующей части описания, в которой подробное описание предназначено для целенаправленного раскрытия одного варианта осуществления изобретения без наложения на него ограничений.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые служат только для иллюстративных целей:

РИС. 1 — блок-схема, раскрывающая средство управления согласно настоящему изобретению вместе с двигателем переменного тока, с которым оно связано;

РИС. 2 — принципиальная схема, схематически раскрывающая детали схемы интегратора-компаратора части управления для генерации выходного сигнала для запуска средства электронного переключения, связанного с обмотками ротора двигателя;

РИС.3 — принципиальная схема, схематически раскрывающая детали схемы датчика скорости и взаимосвязанных частей управления скоростью устройства управления согласно настоящему изобретению; и

ФИГ. 4 — принципиальная схема, схематически раскрывающая детали схемы автоматического релейного управления, воплощенного в изобретении.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Более конкретно, со ссылкой на чертежи, для иллюстративных целей элемент управления по настоящему изобретению показан на блок-схеме, фиг.1, как используемый с трехфазным двигателем переменного тока обычной конструкции, как в целом обозначенный цифрой 10, и содержащий обычную обмотку 11 статора и обмотку 12 ротора. Обмотка статора показана как Y-соединенная с линейными выводами. L1, L2 и L3, которые могут быть подключены к подходящему переменному трехфазному источнику питания обычным способом. Обмотка ротора также показана как Y-соединенная и имеющая клеммы M1, M2 и M3, которые в обычной практике подключены к контактным кольцам (не показаны), и в этом случае подключены к внешним соединительным выводам 13a, 13b и 13c. .Эти выводы соединены соответственно с выводами 14a, 14b и 14c блока управления, как в общем обозначено позицией 15, и которые могут быть установлены рядом с двигателем, которым нужно управлять, или удаленно от него. Каждый из соединительных выводов 13a, 13b и 13c снабжен одним или несколькими токоограничивающими резисторами, такими как 16a и 16b, которые используются для увеличения крутящего момента при более низкой скорости и могут изменяться в зависимости от конкретного применения и размера двигателя. Эти резисторы также уменьшают часть тепла, рассеиваемого ротором.

Обычно двигатели с фазным ротором управляются путем закорачивания последовательных резисторов в каждой фазной обмотке, чтобы изменить скорость от низкой до максимальной, при которой все резисторы закорочены. Этот тип управления требует использования большего количества контакторов и связанного с ними коммутационного оборудования, что требует нежелательного дополнительного пространства, которое не всегда доступно и действительно очень усложняет установку. В настоящем изобретении управление скоростью достигается путем размыкания и закорачивания обмоток ротора с фиксированным отношением включения / выключения для получения требуемого количества мощности для конкретной настройки скорости в роторе.Чем дольше обмотки ротора остаются закороченными, тем выше будет вырабатываемая мощность и, следовательно, выше будет скорость вращения ротора. Переключение осуществляется в каждой фазе проводов ротора двигателя с помощью электронного переключающего устройства 17 и соответствующего диода 18, подключенных параллельно, переключающее устройство и диод соединены как единое целое между соединительным проводом и землей 19. Переключающее устройство показано на рисунке. как содержащий кремниевый управляемый выпрямитель, коммерчески известный как SCR.Переключающее устройство снабжено электродом 17a управления затвором, который соединяется с выводом 20 блока управления 15. Катодный электрод 17b соединяется с землей 19, а анод 17c соединяется с соединительным проводом, в данном случае соединительным выводом 13a, и вывод 21 блока управления.

Когда коммутирующее устройство 17 и диод 18 соединены таким образом, очевидно, что сигнал, который появляется на переключающем устройстве, когда он не проводит, будет выпрямленной полуволной.Кроме того, поскольку выходы трех обмоток ротора имеют фазовое соотношение 120 °, управление каждой цепью обмотки выполняется независимо в отношении определения времени срабатывания переключающего устройства, связанного с ней. Схема управления в каждом случае идентична, но зависит от конкретного фазового соотношения входящего сигнала ротора. Чтобы управлять мощностью в обмотке ротора, которая, в свою очередь, регулирует скорость двигателя, переключающие устройства должны срабатывать при определенном угле проводимости в каждом цикле, а также должны срабатывать с последовательной задержкой фазового соотношения 120 ° относительно друг друга.

Следует понимать, что угол проводимости не может быть определен как функция частоты или напряжения ротора независимо по той причине, что при нулевой скорости частота сигнала ротора переменного тока составляет 60 циклов, а напряжение является максимальным, а при синхронной скорости выходной сигнал частота и напряжение равны нулю. В качестве важной особенности настоящего изобретения использование этих характеристик ротора стало возможным благодаря обеспечению электронного интегратора 22, с помощью которого можно определить угол проводимости для каждой обмотки ротора.Выходное напряжение интегратора в каждом случае пропорционально мощности в обмотке ротора, с которой он связан, и, используя компаратор 23 для сравнения выходного сигнала интегратора с известным опорным напряжением, можно точно определить угол проводимости. . Интегратор и компаратор соединены таким образом, что, когда напряжение интегратора станет равным опорному напряжению, компаратор переключится для управления схемой запуска или стробирования соответствующего переключающего устройства 17.Это обеспечивает управление, которое позволяет изменять угол проводимости, просто изменяя опорное напряжение, и, изменяя угол проводимости, он изменяет количество энергии в роторе и, следовательно, его скорость.

Чтобы получить постоянную скорость при изменении нагрузки двигателя и его входного напряжения, предусмотрено устройство измерения скорости, которое определяет изменения скорости ротора двигателя и выдает выходное напряжение, которое изменяется в зависимости от скорость мотора.Устройство приема может отличаться по конструкции и принципу действия, но в одной из форм, как показано, может содержать индукционный генератор, который будет вырабатывать сигнал переменного тока, пропорциональный скорости двигателя. Как схематично показано, устройство измерения скорости содержит магнитный сердечник 25, имеющий магнитную связь с катушкой 26. Магнитный путь в сердечнике выполнен с возможностью модуляции с помощью соответствующего зубчатого ротора 27, приводимого в действие ротором двигателя. Выход катушки 26 подключен к клеммам 28 и 29 блока управления 15.

Выход датчика 24 подается на двухполупериодный мостовой выпрямитель 30, выход которого соединен с активным фильтром нижних частот 31 с целью удаления частотной составляющей переменного тока из выпрямленного сигнала. для того, чтобы вывод был максимально чистым и давал истинный аналог скорости. Таким образом, этот выходной сигнал активного фильтра 31 нижних частот представляет конкретную скорость, которую можно сравнить с известным опорным напряжением с помощью контурного фильтра и опорного сигнала 32, известное опорное напряжение в этом случае включает напряжение, полученное от источника питания в пределах блок 15 управления, который можно регулировать с помощью потенциометра 33 управления скоростью, подключенного к клеммам 34 и 35 блока управления, и подвижного контакта 36, подключенного к клемме 37 блока управления.

Контурный фильтр устроен так, что его выходное напряжение увеличивается или уменьшается со скоростью, пропорциональной разнице между опорным напряжением, подаваемым от регулятора 33 скорости, и аналогом напряжения постоянного тока скорости, исходящим от датчика 24 скорости. напряжение управления скоростью больше, чем напряжение срабатывания скорости, выходной сигнал контурного фильтра 32 увеличивается до тех пор, пока напряжение срабатывания скорости не сравняется с напряжением управления скоростью, а затем удерживает это выходное напряжение, которое становится опорным напряжением компаратора.Это действие происходит потому, что увеличение выходного напряжения контурного фильтра действует через компаратор, вызывая увеличение угла проводимости ротора, после чего скорость ротора увеличивается и, в свою очередь, вызывает увеличение напряжения срабатывания скорости. Следовательно, можно видеть, что контурный фильтр будет управлять углом проводимости таким образом, что при изменении нагрузки напряжение срабатывания скорости будет равняться напряжению управления скоростью, тем самым поддерживая постоянную скорость. Обратное вышесказанное также верно в том, что, изменяя напряжение управления скоростью, можно изменять скорость двигателя.В блок 15 управления также включен источник питания, как в целом обозначено позицией 38, вход этого источника питания соединен с выводами 39, 40 и 41 блока управления, чтобы получать напряжение питания переменного тока от подходящего источника низкое напряжение, такое как показано подключенной катушкой 42. Это напряжение может быть получено от любого источника и, при желании, может исходить от катушки 42 ‘, которая индуктивно связана с одной из обмоток с фазовым смещением статора двигателя. Схема блока питания обычная и может обеспечивать выходное напряжение +15, -15 и +25.Выход 25 В не регулируется, поскольку требуется только для срабатывания переключающих устройств 17. Выходы плюс и минус 15 В хорошо регулируются, поскольку эти напряжения используются для определения опорных напряжений, используемых в схеме управления скоростью.

В блоке 15 управления также предусмотрено релейное управление, как в целом обозначено позицией 43. Входное соединение 44 подает аналоговый выход скорости постоянного напряжения активного фильтра нижних частот 31 на реле управления, в котором аналоговое напряжение скорости сравнивается. в нескольких компараторах с регулируемыми предварительно установленными опорными напряжениями для обеспечения средств переключения для выборочного включения управляющих реле на разных уровнях скорости, чтобы управлять коротким замыканием резисторов в соединениях выводов ротора двигателя желаемым образом.Для иллюстрации показаны два реле с рабочими катушками 45 и 46. Каждое реле имеет контакты в каждом из выводных проводов 13a, 13b и 13c от ротора двигателя. Например, катушка 45 реле выполнена с возможностью замыкания при подаче напряжения контактов 45a, 45b и 45c, которые закорачивают резистор 16a в каждом выводе. Катушка 46 реле предназначена для приведения в действие контактов 46a, 46b и 46c. В качестве примера использования этих реле оба реле должны иметь свои контакты в разомкнутом положении в диапазоне низких скоростей, например.г., 0-900 об. / мин. Когда скорость увеличивается до диапазона, например, 900-1200 об / мин, одно из этих реле срабатывает, закорачивая резистор в каждом из соединительных проводов ротора. В диапазоне высоких скоростей, например, 1200–1800 об / мин, другое реле должно срабатывать, закорачивая оставшийся резистор в каждом проводе. Таким образом, управление крутящим моментом обеспечивается в различных диапазонах скорости работы двигателя в зависимости от требований установки.

Для удобства визуальной индикации скорости двигателя предусмотрен индикатор 47 скорости, соединенный схемой 48 с аналогом напряжения постоянного тока выходного сигнала скорости активного фильтра 31 нижних частот.

Для более подробного описания схемы сделана ссылка на фиг. 2, 3 и 4. Поскольку каждая фаза выхода ротора содержит комбинацию интегратор-компаратор, имеющую аналогичную схему, будет описана схема только одной из комбинаций интегратор-компаратор. Как показано в основном на фиг. 2, интегратор 22 использует транзистор 50 и транзистор 51, причем входной сигнал подается непосредственно от соединительного провода ротора, подключенного к клемме 14a через провод 52 к эмиттеру 53 транзистора 50, его коллектор 54 подключен к земле.Вход транзистора 50 содержит резистор 55, который соединен в месте соединения с эмиттером 53 через соединение 56 с базой 57 транзистора 51. Соединение 56 также соединяется с одной стороной конденсатора 58, другой стороной. заземления этого конденсатора. Резистор 55 и конденсатор 58, соединенные таким образом, образуют RC-интеграторную цепь, выход которой пропорционален мощности в подключенной фазной обмотке ротора. Выход этой сети поступает на транзистор 51, который служит буферным каскадом усилителя.Провод 59 соединяет вывод 21 блока управления через резистор 60 с базой 61 транзистора 50, база также через диод 62 соединена с соединением резисторов 63 и 64. Резистор 63 соединен с землей, а резистор 64 подключается к положительной стороне установленного напряжения питания. Резисторы 60, 63 и 64 вместе с диодом 62 используются для обеспечения комбинации резистора и эквивалентного стабилитрона для защиты базы транзистора 50 от высоких напряжений, возникающих на роторе.Резистор 65 подключен с одной стороны к положительному питающему напряжению, а с другой — через диод 66 с контактом 56, а с помощью ответвленной цепи через другой диод 67 — с землей. Этот резистор и два диода используются для генерации тока смещения для компенсации тока утечки базы транзистора 51, который управляется схемой интегратора. При подключенном транзисторе 50, как описано выше, этот транзистор будет сбрасывать интегратор в ноль на каждом полупериоде.Это необходимо по той причине, что напряжение ротора состоит из полуволнового выпрямленного напряжения с составляющей постоянного тока, которая, если ее не сбросить, заставила бы выход интегратора продолжать увеличиваться с каждым циклом. Таким образом, получается постоянное значение срабатывания, а не функция линейного изменения.

Транзистор 51 имеет коллектор 68, соединенный через резистор 69 с положительной стороной напряжения питания, а его эмиттер 70 подключен через последовательные резисторы 71 и 72 к отрицательной стороне напряжения питания.На стыке резисторов 71 и 72 ответвление ведет к заземлению через резистор 73. Эти резисторы имеют значение, чтобы установить коэффициент усиления транзистора 51 на 2 и буферизовать интегратор из схемы компаратора.

Компаратор 23 представляет собой схему, в которой транзисторы 74 и 75 соединены между собой для обеспечения дифференциального усилителя, который управляет транзистором 76 в качестве дополнительного каскада усилителя, выход этого каскада используется для управления транзистором 77 и эмиттерным повторителем для управления Схема управления затвором коммутационного устройства 17 подключенной фазной обмотки ротора двигателя.

Транзистор 74 имеет коллектор 78, соединенный непосредственно со стороной положительного напряжения питания схемы, в то время как транзистор 75 имеет коллектор 79, подключенный к стороне положительного напряжения питания через резистор 80. Соответствующие эмиттеры 81 и 82 этих двух транзисторов являются соединены через общий резистор 83 с отрицательной стороной питающего напряжения. База 84 транзистора 74 подключена к одному входу компаратора, который в данном случае представляет собой выход транзистора 51.База 85 транзистора 75 соединена с другим входом компаратора, который в данном случае поступает от выходного соединения 86 опорного напряжения контурного фильтра 32, причем это соединение выполняется с базой 85 через резистор 87 и диод 88. Резистор 89 соединение между эмиттером 90 транзистора 77 и переходом между резистором 87 и диодом 88 обеспечивает вход положительной обратной связи, который функционирует для получения гистерезиса и быстрого времени переключения в результате более резких импульсов в компараторе.Резистор 91 и конденсатор 92, подключенные между проводом 59 и землей, создают параллельную цепь с соответствующим переключающим устройством 17 и обеспечивают правильное фазовое соотношение на роторе, так что переключающее устройство не срабатывает преждевременно. Импульсный отключающий выход из транзистора 77 проходит по проводнику 93, ведущему к клемме 20 блока управления 15.

Обратимся теперь к фиг. 3, активный фильтр нижних частот принимает выпрямленный сигнал датчика скорости через выходной проводник 94, выход выпрямителя нагружен резистором 95.Фильтр нижних частот состоит из последовательно соединенных резисторов 96 и 97, ведущих к положительному выводу 98 операционного усилителя, как обычно обозначено позицией 99, и который используется для уменьшения пульсаций на выходе выпрямителя и обеспечения на выходном соединении 100 более чистого Постоянный ток для входа в контурный фильтр 32. Выход усилителя имеет одно соединение, ведущее через конденсатор 101 к переходу между резисторами 96 и 97. Другое соединение ведет от выхода через резистор 102 к отрицательному выводу 103 на вход усилителя.Положительный вывод 98 соединяется через другой конденсатор 104 с землей. Таким образом, на выходном соединении 100 создается выходной аналог постоянного тока скорости двигателя.

Контурный фильтр и опорный сигнал 32 составляют рабочую цепь опережения-запаздывания с использованием операционного усилителя, как в общем обозначено позицией 105. Отрицательный вывод 106 принимает выходной сигнал от фильтра нижних частот через резистор 107. Положительный вывод 108 принимает опорный сигнал. напряжение, установленное регулятором скорости 33 через резистор 109.Этот усилитель имеет высокое усиление, так что при очень небольших различиях между двумя входами усилителя будет получен большой выходной сигнал, который будет подаваться на выходное соединение 86. Подключение цепи от выхода усилителя к входному контакту 106, которое содержит резистор 110 и конденсатор 111 обеспечивают цепь обратной связи, которая вместе с резистором 107 определяет постоянную времени рабочего интегратора. Диод 112, подключенный к выходу усилителя, служит для ограничения выхода, чтобы он не качался отрицательно.

Опорное напряжение для регулировки управления скоростью включает в себя регулирующий потенциометр 113, который подключается к цепи напряжения питания +15 и -15 В, шунтированной диодом 114. Это используется для получения слегка отрицательного напряжения примерно 0,5 В на клемме. 35 блока управления. Опорный потенциометр 113 используется для регулировки напряжения на соединении 115 усилителя 105, чтобы оно совпадало с выходным напряжением фильтра нижних частот на максимальной скорости, так что полный динамический диапазон потенциометра 33 управления скоростью может быть использован для скорости. контроль.

Что касается схемы управления реле, показанной на фиг. 4 две схемы дифференциального усилителя компаратора, как в целом обозначенные позициями 106 и 107, в основном работают таким же образом, как и компаратор, описанный ранее и показанный на фиг. 2. Каждый из дифференциальных усилителей 106 и 107 выполнен с возможностью сравнения аналога скорости постоянного напряжения с предварительно установленным опорным напряжением, которое определяет уровни скорости, на которых желательно, чтобы реле 1 и 2 работали соответственно.Компаратор 106 используется для управления работой катушки 46 реле, в то время как компаратор 107 управляет работой катушки 45 реле. Ввиду подробного описания компаратора в связи с фиг. 2, предполагается, что нет необходимости подробно описывать схему и работу компараторов, используемых в релейном управлении.

Следует понимать, что описанная здесь схема может варьироваться в зависимости от значений тех конкретных компонентов, которые были конкретно упомянуты; и в качестве иллюстрации следующие отмеченные значения были использованы в раскрытом успешно работающем устройстве.

Резисторы: 55820 кОм 60100 кОм 63 1 кОм 64 2,2 кОм 65 51 кОм 69 20 кОм 71 10 кОм 72 8,2 кОм 73 1 кОм 80 10 кОм 83 10 кОм 87 5,1 КОм 89 51 кОм 91 10 кОм 95 2,2 кОм 96100 кОм 97100 кОм 102 220 кОм 107 62 кОм 109 22 кОм 110330 кОм

Конденсаторы: 58 0,47 мкФ 92 0,1 мкФ 101 0,47 микрофарад 104 0,02 мкФ 111 0,22 мкФ

Диоды: 18 IN 1187 R 62 IN 4154 66 IN 4154 67 IN 4154 88 IN 4154 112 IN 4154 114 IN 4154

транзисторы: 50 TQ 59 51 TN 59 74 TN 59 75 TN 59 76 TQ 59 77 TN 59

Кремниевый управляемый выпрямитель: 17 2 N 5170 R

Из вышеприведенного описания и чертежей будет ясно видно, что очерченные цели и особенности описанного здесь изобретения будут выполнены.

Специалистам в данной области техники могут быть предложены различные модификации, не выходящие за рамки сущности нашего изобретения, и, следовательно, мы не хотим ограничиваться конкретной показанной формой или упомянутым использованием, за исключением степени, указанной в прилагаемой формуле изобретения. .

Лучшие и важные методы контроля

В период 18 ^-го века произошла эволюция двигателей постоянного тока. Развитие двигателей постоянного тока значительно расширилось, и они находят широкое применение во многих отраслях промышленности.В начале 1800-х годов и с усовершенствованиями, сделанными в 1832 году, двигатели постоянного тока были первоначально разработаны британским исследователем Стердженом. Он изобрел начальный коммутаторный двигатель постоянного тока, в котором он также может моделировать механизмы. Но можно задаться вопросом, каковы функциональные возможности двигателя постоянного тока и почему важно знать об управлении скоростью двигателя постоянного тока. Итак, эта статья четко объясняет его работу и различные методы контроля скорости.




Что такое двигатель постоянного тока?

Двигатель постоянного тока работает от постоянного тока, преобразуя полученную электрическую энергию в механическую.Это вызывает изменение вращения в самом устройстве, тем самым обеспечивая питание для работы различных приложений в нескольких областях.

Управление скоростью двигателя постоянного тока — одна из наиболее полезных функций двигателя. Контролируя скорость двигателя, вы можете изменять скорость двигателя в соответствии с требованиями и получать необходимую работу.

Механизм управления скоростью применим во многих случаях, например, для управления движением роботизированных транспортных средств, движением двигателей на бумажных фабриках и движением двигателей в лифтах, где используются различные типы двигателей постоянного тока.

Принцип работы двигателя постоянного тока

Простой двигатель постоянного тока работает по принципу: когда проводник с током помещается в магнитное поле, он испытывает механическую силу. В практическом двигателе постоянного тока якорь является проводником по току, а поле создает магнитное поле.

Когда на проводник (якорь) подается ток, он создает собственный магнитный поток. Магнитный поток либо суммируется с магнитным потоком, создаваемым обмотками возбуждения в одном направлении, либо нейтрализует магнитный поток, обусловленный обмотками возбуждения.Накопление магнитного потока в одном направлении по сравнению с другим оказывает давление на проводник, и поэтому он начинает вращаться.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея вращательное действие проводника создает ЭДС. Эта ЭДС, согласно закону Ленца, имеет тенденцию противодействовать причине, то есть подаваемому напряжению. Таким образом, двигатель постоянного тока имеет особую характеристику регулирования своего крутящего момента в случае переменной нагрузки из-за обратной ЭДС.

Почему важно регулировать скорость двигателя постоянного тока?

Контроль скорости в машине показывает влияние на скорость вращения двигателя, где это прямое влияние на функциональность машины и так важно для производительности и результата работы.Во время сверления каждый материал имеет свою собственную скорость вращения, которая также меняется в зависимости от размера сверла.

В сценарии насосных установок будет изменение производительности, поэтому конвейерная лента должна быть синхронизирована с функциональной скоростью устройства. Эти факторы прямо или косвенно зависят от скорости двигателя. Из-за этого следует учитывать скорость двигателя постоянного тока и соблюдать различные типы методов управления скоростью.

Управление скоростью двигателя постоянного тока осуществляется либо вручную рабочим, либо с помощью любого автоматического управляющего инструмента.Это, по-видимому, контрастирует с ограничением скорости, когда должно быть регулирование скорости, противодействующее естественному изменению скорости из-за изменения нагрузки на вал.




Принцип управления скоростью

Из приведенного выше рисунка уравнение напряжения простого двигателя постоянного тока составляет

В = Eb + IaRa

В — подаваемое напряжение, Eb — обратная ЭДС, Ia — ток якоря, Ra — сопротивление якоря.

Мы уже знаем, что

Eb = (PøNZ) / 60 А.

P — количество полюсов,

А — постоянная

Z — количество жил

N — частота вращения мотора

Подставляя значение Eb в уравнение напряжения, получаем

В = ((PøNZ) / 60A) + IaRa

Или, V — IaRa = (PøNZ) / 60A

т.е. N = (PZ / 60A) (V — IaRa) / ø

Вышеприведенное уравнение также можно записать как:

N = K (V — IaRa) / ø, K — постоянная

Это подразумевает три вещи:

1. Скорость двигателя прямо пропорциональна напряжению питания.
2. Скорость двигателя обратно пропорциональна падению напряжения якоря.
3. Скорость двигателя обратно пропорциональна магнитному потоку из-за полевых выводов

Таким образом, скорость двигателя постоянного тока можно регулировать тремя способами:

• Изменяя напряжение питания
• Изменяя магнитный поток и ток через обмотку возбуждения
• Изменяя напряжение якоря и изменяя сопротивление якоря

Несколько методов управления скоростью двигателя постоянного тока

Поскольку существует два типа двигателей постоянного тока, здесь мы подробно обсудим методы регулирования скорости как последовательных, так и параллельных двигателей постоянного тока.

Регулятор скорости двигателя постоянного тока в серийных типах

Его можно разделить на два типа:

• Техника с контролем якоря
• Техника с полевым управлением

Техника с управлением якорем подразделяется на три типа

• Сопротивление регулируемое якоря
• Управление шунтированным якорем
• Напряжение на выводах якоря

Регулируемое сопротивление якоря

Этот метод наиболее широко используется там, где регулирующее сопротивление последовательно соединено с сопротивлением двигателя.Изображение ниже объясняет это.

Контроль сопротивления якоря

Потери мощности, которые происходят в управляющем сопротивлении двигателя постоянного тока, можно игнорировать, потому что этот метод регулирования в основном используется в течение длительного периода времени для снижения скорости во время сценариев легкой нагрузки. Это рентабельный метод получения постоянного крутящего момента, который в основном применяется в приводных кранах, поездах и других транспортных средствах.

Управление шунтированным якорем

Здесь реостат будет иметь как последовательное, так и шунтирующее соединение с якорем.Будет изменяться уровень напряжения, подаваемого на якорь, и это зависит от изменения последовательного реостата. Тогда как изменение тока возбуждения происходит за счет смены шунтирующего реостата. Этот метод управления скоростью в двигателе постоянного тока не так дорог из-за значительных потерь мощности в сопротивлениях регулирования скорости. Скорость можно до некоторой степени регулировать, но не выше нормального уровня.

Метод управления скоростью двигателя постоянного тока с шунтированным якорем

Напряжение на клеммах якоря

Скорость двигателя постоянного тока также может быть достигнута путем подачи питания на двигатель с использованием индивидуального переменного напряжения питания, но этот подход является дорогостоящим и широко не применяется.

Техника с полевым управлением подразделяется на два типа:

• Полевой дивертер
• Управление отведенным полем (Tapped field control)

Техника полевого дивертора

В этой технике используется дивертер. Интенсивность магнитного потока, проходящего через поле, может быть уменьшена путем шунтирования некоторой части тока двигателя через последовательное поле. Чем меньше сопротивление дивертора, тем меньше ток возбуждения. Этот метод используется не только для нормального диапазона скоростей, но и для электрических приводов, где скорость увеличивается при уменьшении нагрузки.

Регулировка скорости двигателя постоянного тока с полевым переключателем

Управление отводным полем

Здесь также, с уменьшением потока, скорость будет увеличиваться, и это достигается за счет уменьшения количества витков обмотки возбуждения, откуда протекает ток. Здесь убирается количество ответвлений в обмотке возбуждения, и этот прием используется в электрических тягах.

Регулировка скорости параллельного двигателя постоянного тока

Его можно разделить на два типа:

• Техника с полевым управлением
• Техника с контролем якоря

Метод полевого управления параллельным двигателем постоянного тока

В этом методе магнитный поток, создаваемый обмотками возбуждения, изменяется для изменения скорости двигателя.

Поскольку магнитный поток зависит от тока, протекающего через обмотку возбуждения, его можно изменять, изменяя ток через обмотку возбуждения. Это может быть достигнуто путем использования переменного резистора последовательно с резистором обмотки возбуждения.

Первоначально, когда переменный резистор находится в минимальном положении, номинальный ток течет через обмотку возбуждения из-за номинального напряжения питания, и в результате скорость остается нормальной. При постепенном увеличении сопротивления ток через обмотку возбуждения уменьшается.Это, в свою очередь, снижает создаваемый поток. Таким образом, скорость двигателя увеличивается сверх своего нормального значения.

Метод контроля сопротивления якоря для параллельного двигателя постоянного тока

С помощью этого метода можно управлять скоростью двигателя постоянного тока, управляя сопротивлением якоря, чтобы контролировать падение напряжения на якоре. В этом методе также используется переменный резистор, включенный последовательно с якорем.

Когда переменный резистор достигает минимального значения, сопротивление якоря становится нормальным, и, следовательно, напряжение якоря падает.Когда значение сопротивления постепенно увеличивается, напряжение на якоре уменьшается. Это, в свою очередь, приводит к снижению скорости двигателя.

С помощью этого метода достигается скорость двигателя ниже его нормального диапазона.

Метод управления напряжением якоря для параллельного двигателя постоянного тока (метод Уорда Леонарда)

Метод Уорда Леонарда для цепи управления скоростью двигателя постоянного тока показан следующим образом:

На приведенном выше рисунке M — это главный двигатель, скорость которого должна регулироваться, а G соответствует генератору постоянного тока с индивидуальным возбуждением, который приводится в действие трехфазным двигателем и может быть синхронным или асинхронным.Эта комбинация генератора постоянного тока и двигателя переменного тока называется набором M-G.

Напряжение генератора изменяется путем изменения тока возбуждения генератора. Этот уровень напряжения, когда он подается на секцию якоря двигателя постоянного тока, а затем M изменяется. Чтобы поддерживать постоянным поток поля двигателя, ток возбуждения двигателя должен поддерживаться постоянным. Когда скорость двигателя регулируется, ток якоря двигателя должен быть таким же, как и номинальный уровень.

Поставляемый ток возбуждения будет другим, так что уровень напряжения якоря изменяется от «0» до номинального уровня. Поскольку регулирование скорости соответствует номинальному току и постоянному потоку поля двигателя и потоку поля до достижения номинальной скорости. И поскольку мощность является произведением скорости и крутящего момента, она прямо пропорциональна скорости. При этом при увеличении мощности скорость увеличивается.

Оба вышеупомянутых метода не могут обеспечить регулирование скорости в желаемом диапазоне.Более того, метод управления потоком может повлиять на коммутацию, тогда как метод управления якорем включает огромные потери мощности из-за использования резистора, включенного последовательно с якорем. Поэтому часто желателен другой метод — тот, который регулирует напряжение питания для управления скоростью двигателя.

Следовательно, с помощью метода Уорда Леонарда регулируемый силовой привод и постоянное значение крутящего момента достигаются от минимального уровня скорости до уровня базовой скорости. Техника регулирования потока поля в основном используется, когда уровень скорости больше, чем базовая скорость.

Здесь, в функциональности, ток якоря поддерживается на постоянном уровне при заданном значении, а значение напряжения генератора поддерживается на постоянном уровне. В таком методе обмотка возбуждения получает фиксированное напряжение, а якорь — переменное напряжение.

Один из таких методов управления напряжением включает использование механизма распределительного устройства для подачи переменного напряжения на якорь, а другой использует генератор переменного тока с приводом от двигателя для подачи переменного напряжения на якорь (система Уорда-Леонарда).

Преимущества и недостатки отделения Леонарда Мето d:

Преимущества использования метода Уорда Леонарда для управления скоростью двигателя постоянного тока следующие:

• В обоих направлениях можно плавно регулировать скорость устройства в расширенном диапазоне
• Эта техника обладает внутренней тормозной способностью
• Задние реактивные вольт-амперы уравновешиваются посредством привода, а синхронный двигатель с интенсивным возбуждением действует как привод, поэтому коэффициент мощности будет увеличиваться.
• Когда есть мигающая нагрузка, приводным двигателем является асинхронный двигатель с маховиком, который используется для уменьшения мигающей нагрузки до минимального уровня

Недостатками методики Уорда Леонарда являются:

• Поскольку эта техника имеет комплект двигателя и генератора, стоимость больше
• Устройство сложно по конструкции и имеет большой вес
• Требуется больше места для установки
• Требует регулярного обслуживания, фундамент не рентабелен
• Произойдут огромные потери, что снизит эффективность системы
• Создается больше шума

А применение метода Уорда Леонарда — плавное регулирование скорости в двигателе постоянного тока.Некоторые из примеров — шахтные подъемники, бумажные фабрики, подъемники, прокатные станы и краны.

Помимо этих двух методов, наиболее широко используемым методом является регулирование скорости двигателя постоянного тока с использованием ШИМ для управления скоростью двигателя постоянного тока. ШИМ включает в себя приложение импульсов переменной ширины к драйверу двигателя для управления напряжением, подаваемым на двигатель. Этот метод оказался очень эффективным, поскольку потери мощности сведены к минимуму, и он не требует использования какого-либо сложного оборудования.

Метод управления напряжением

На приведенной выше блок-схеме представлен простой регулятор скорости электродвигателя. Как показано на приведенной выше блок-схеме, микроконтроллер используется для подачи сигналов ШИМ на драйвер двигателя. Драйвер двигателя представляет собой микросхему L293D, которая состоит из H-мостовых схем для управления двигателем.

ШИМ достигается путем изменения импульсов, подаваемых на разрешающий вывод микросхемы драйвера двигателя, для управления приложенным напряжением двигателя. Изменение импульсов осуществляется микроконтроллером с входным сигналом от кнопок.Здесь предусмотрены две кнопки, каждая для уменьшения и увеличения рабочего цикла импульсов.

Итак, в этой статье дается подробное объяснение различных методов управления скоростью двигателя постоянного тока и того, как регулирование скорости наиболее важно соблюдать. Кроме того, рекомендуется знать о контроллере скорости двигателя 12 В постоянного тока.

Регулировка скорости вращения асинхронного электродвигателя 220в. Регулировка оборотов асинхронного двигателя

Регулировка частоты вращения электродвигателя часто бывает необходима как в промышленных, так и в бытовых целях.В первом случае промышленные регуляторы напряжения — используются для уменьшения или увеличения скорости. А с вопросом, как регулировать обороты электродвигателя в домашних условиях, попробуем разобраться поподробнее.

Сразу нужно сказать, что для разных типов однофазных и трехфазных электромобилей необходимо использовать разные регуляторы мощности. Те. для асинхронных машин использование тиристорных регуляторов, являющихся основными для изменения вращения коллекторных двигателей, недопустимо.

Лучший способ снизить скорость вашего устройства — это регулировать частоту вращения не самого двигателя, а с помощью коробки передач или ременной передачи. Это сэкономит самое главное — мощность устройства.

Немного теории о конструкции и области применения коллекторных двигателей

Электродвигатели этого типа могут быть постоянного или переменного тока с последовательным, параллельным или смешанным возбуждением (для переменного тока используются только первые два типа возбуждения).

Коллекторный электродвигатель состоит из ротора, статора, коллектора и щеток. Ток в цепи, проходящий через соединенные определенным образом обмотки статора и ротора, создает магнитное поле, которое заставляет последние вращаться. Напряжение на ротор передается с помощью щеток из мягкого токопроводящего материала, чаще всего это графит или медно-графитовая смесь. Если вы измените направление тока в роторе или статоре, вал начнет вращаться в противоположном направлении, и это всегда происходит с выводами ротора, чтобы не происходило перемагничивание сердечников.

При одновременно Изменение соединения ротора и статора не приведет к обратному изменению. Есть еще трехфазные коллекторные моторы, но это уже отдельная история.

Двигатели постоянного тока с параллельным возбуждением

Обмотка возбуждения (статор) в двигателе с параллельным возбуждением состоит из большого количества витков тонкой проволоки и подключена параллельно ротору, сопротивление обмотки которого намного меньше. Поэтому для снижения тока при пуске электродвигателей мощностью более 1 кВт в цепь ротора включают пусковой реостат.Управление частотой вращения двигателя такой схемой переключения производится изменением тока только в цепи статора, т.к. способ понижения напряжения на выводах не очень экономичен и требует применения регулятора большой мощности.

Если нагрузка небольшая, то при случайном обрыве обмотки статора при использовании такой схемы частота вращения превысит предельно допустимую и электродвигатель может пойти «вразнос»

Двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением

Обмотка возбуждения такого электродвигателя имеет небольшое количество витков толстого провода, и при ее последовательном включении в цепь якоря ток во всей цепи будет одинаковым.Электродвигатели этого типа более выносливы при перегрузках и поэтому чаще всего встречаются в бытовой технике.

Регулирование скорости двигателя постоянного тока с последовательно соединенными обмотками статора может осуществляться двумя способами:

1. Путем подключения параллельно статору регулирующего устройства, изменяющего магнитный поток. Однако этот способ довольно сложен в реализации и в бытовых приборах не используется.
2. Регулирование (уменьшение) оборотов снижением напряжения.Этот метод используется практически во всех электрических устройствах — бытовых приборах, инструментах и ​​т. Д.

Коллекторные двигатели переменного тока

Эти однофазные двигатели имеют более низкий КПД, чем двигатели постоянного тока, но из-за простоты изготовления и схем управления они наиболее широко используются в бытовых приборах и электроинструментах. Их можно назвать «универсальными», поскольку они способны работать как с переменным, так и с постоянным током. Это связано с тем, что при включении переменного напряжения в сеть направление магнитного поля и тока будет изменяться в статоре и роторе одновременно, не вызывая изменения направления вращения.Реверс таких устройств осуществляется изменением полярности концов ротора.

Для повышения производительности мощных (промышленных) коллекторных двигателей переменного тока используются дополнительные полюса и компенсационные обмотки. В двигателях бытовой техники таких устройств нет.

Регуляторы скорости двигателя

Схемы изменения частоты вращения электродвигателей в большинстве случаев строятся на тиристорных регуляторах, что связано с их простотой и надежностью.

Принцип работы представленной схемы следующий: конденсатор С1 заряжается до напряжения пробоя динистора D1 через переменный резистор R2, динистор пробивается и размыкает симистор D2, управляющий нагрузкой. Напряжение на нагрузке зависит от частоты размыкания D2, которая, в свою очередь, зависит от положения двигателя с переменным сопротивлением. Эта схема не оснащена обратной связью, т.е. при изменении нагрузки обороты тоже изменятся и их придется отрегулировать.По такой же схеме контролируется оборот импортных отечественных пылесосов.

В связи с постоянно растущим ростом автоматизации в бытовой сфере существует потребность в современных системах и устройствах для управления электродвигателями.

Управление и преобразование частоты в однофазных асинхронных двигателях малой мощности, которые запускаются с помощью конденсаторов, экономят энергию и активируют энергосберегающий режим на новом, прогрессивном уровне.

Принцип работы однофазной асинхронной машины

В основе работы асинхронного двигателя лежит взаимодействие вращающегося магнитного поля статора и индуцируемых им токов в роторе двигателя.При разнице частот вращения пульсирующих магнитных полей возникает крутящий момент. Именно этим принципом руководствуются при регулировании скорости вращения асинхронного двигателя с использованием.

Обмотка стартера занимает 1/3 канавок в конструкции статора, на основную обмотку приходится 23 канавки статора.

Ротор однофазного двигателя с коротким замыканием, помещенный в фиксированное магнитное поле статора, начинает вращаться.

Рис.№1 Принципиальная схема двигателя, демонстрирующая принцип работы однофазного асинхронного двигателя.

Основные виды однофазных электроприводов

Кондиционеры, холодильные компрессоры, электровентиляторы, нагнетательные агрегаты, водяные, дренажные и фекальные насосы, стиральные машины используют в своей конструкции асинхронный трехфазный двигатель.

Частотники всех типов преобразуют переменное напряжение в постоянное. Они используются для формирования однофазного напряжения с регулируемой частотой и заданной амплитудой для управления вращением асинхронных двигателей.

Контроль скорости однофазного двигателя

Есть несколько способов управления скоростью вращения однофазного двигателя.

1. Контроль скольжения двигателя или изменения напряжения. Метод актуален для агрегатов с вентиляторной нагрузкой, для него рекомендуется использовать двигатели с большой мощностью. Недостатком этого метода является нагрев обмоток двигателя.
2. Пошаговое регулирование оборотов двигателя с помощью автотрансформатора.

Рис.№2. Схема регулировки с помощью автотрансформатора.

Достоинства схемы — выходное напряжение имеет чистую синусоиду. Перегрузочная способность трансформатора имеет большой запас мощности.

Недостатки — автотрансформатор имеет большие габаритные размеры.

Применение тиристора. Используются тиристорные ключи, соединенные встречно-параллельно.

Рис. № 3. Схема тиристорного регулирования однофазного асинхронного двигателя.

При использовании для управления скоростью вращения однофазных асинхронных двигателей во избежание негативного влияния индукционной нагрузки выполняется модификация схемы. Цепи LRC добавлены для защиты переключателей питания, конденсатор используется для коррекции волны напряжения, минимальная мощность двигателя ограничена, поэтому запуск двигателя гарантирован.Тиристор должен иметь ток выше, чем ток электродвигателя.

Транзисторный регулятор напряжения

Схема использует широтно-импульсную модуляцию (ШИМ) с использованием выходного каскада, построенного на использовании полевых или биполярных транзисторов IGBT.

Рис. Номер 4. Схема использования ШИМ для регулирования однофазного асинхронного электродвигателя.

Частотное регулирование асинхронного однофазного электродвигателя считается основным методом регулирования показателей мощности, КПД, скорости и энергосбережения.

Рис. № 5. Схема управления двигателем без исключения конструкции конденсатора.

Преобразователь частоты: типы, принцип действия, схемы подключения

Позволяет своему владельцу снизить энергопотребление и автоматизировать процессы в управлении оборудованием и производством.

Основные компоненты: выпрямитель, конденсатор, транзисторы IGBT, собранные в выходном каскаде.

Благодаря возможности управления параметрами выходной частоты и напряжения достигается хороший эффект энергосбережения.Энергосбережение выражается в следующем:

1. Двигатель поддерживает постоянный текущий момент расширения вала. Это связано с взаимодействием выходной частоты инверторного преобразователя с частотой вращения двигателя и, соответственно, зависимостью напряжения и крутящего момента на валу двигателя. Это означает, что преобразователь позволяет автоматически регулировать выходное напряжение при обнаружении превышения нормального значения напряжения с определенной рабочей частотой, необходимой для поддержания требуемого момента.Все инверторные преобразователи с векторным управлением имеют функцию поддержания постоянного крутящего момента на валу.
2. Преобразователь частоты служит для регулирования работы насосных агрегатов (). При получении сигнала с датчика давления преобразователь частоты снижает производительность насосного агрегата. При уменьшении оборотов двигателя снижается выходное напряжение. Итак, стандартное потребление воды насосом требует промышленной частоты 50 Гц и напряжения 400 В. По формуле мощности можно рассчитать коэффициент потребляемой мощности.

При уменьшении частоты до 40 Гц напряжение снижается до 250 В, а это значит, что количество оборотов вращения насоса уменьшается и потребление энергии уменьшается в 2,56 раза.




Рис. № 6. Использование преобразователя частоты Speedrive для управления насосными агрегатами в соответствии с системами CKEA MULTI 35.

Для повышения энергоэффективности использования необходимо сделать следующее:

• Преобразователь частоты должен соответствовать параметрам электродвигателя.
• Частотный канал выбирается в соответствии с типом рабочего оборудования, для которого он предназначен. Итак, частотник для насосов работает в соответствии с параметрами, заложенными в программе управления работой насоса.
• Точные настройки управления в ручном и автоматическом режиме.
• Преобразователь частоты позволяет использовать режим энергосбережения.
• Режим векторного управления позволяет автоматически настраивать управление двигателем.

Однофазный преобразователь частоты

Компактное устройство преобразования частоты для управления однофазными двигателями бытовой техники.Большинство преобразователей частоты имеют следующие конструктивные особенности:

1. В конструкции большинства моделей используется новейшая технология векторного управления.
2. Они обеспечивают улучшенный крутящий момент однофазного двигателя.
3. Энергосбережение установлено в автоматический режим.
4. В некоторых моделях преобразователей частоты используется съемная панель управления.
5. Встроенный контроллер ПЛК (незаменим при создании устройств для сбора и передачи данных, для создания систем телеметрии, объединяет устройства с различными протоколами и интерфейсами связи в общую сеть).
6. Встроенный ПИД-регулятор (контролирует и регулирует температуру, давление и технологические процессы).
7. Выходное напряжение регулируется автоматически.




Рис. № 7. Современный инвертор Optidrive с основными характеристиками.

Важно: Однофазный преобразователь частоты, питаемый от однофазной сети 220 В, выдает три линейных напряжения, каждое из которых имеет напряжение 220 В. То есть линейное напряжение между двумя фазами напрямую зависит от величины выходного напряжения самого преобразователя частоты.

Преобразователь частоты не предназначен для двойного преобразования напряжения, из-за наличия в конструкции ШИМ-регулятора он может поднять значение напряжения не более чем на 10%.

Основная задача однофазного преобразователя частоты — обеспечивать питанием как однофазный, так и трехфазный электродвигатель. В этом случае ток двигателя будет соответствовать параметрам подключения от трехфазной сети и оставаться постоянным

Частотное регулирование однофазных асинхронных двигателей

Первое, на что мы обращаем внимание при выборе частотника для своей техники, — это соответствие сетевого напряжения номинальному значению тока нагрузки, на которое рассчитан двигатель.Способ подключения выбирается в зависимости от рабочего тока.

Главное в схеме подключения — наличие фазосдвигающего конденсатора, он служит для сдвига напряжения, подаваемого на пусковую обмотку. Служит для запуска двигателя, иногда после запуска двигателя пусковая обмотка вместе с конденсатором отключается, иногда остается включенной.

Схема подключения однофазного двигателя с однофазным преобразователем частоты без конденсатора

Выходное линейное напряжение устройства на каждой фазе равно выходному напряжению преобразователя частоты, то есть будет три линейных напряжения, каждое по 220 В.Для пуска можно использовать только пусковую обмотку.

Рис. Номер 8. Схема подключения однофазного асинхронного двигателя через конденсатор

Фазовращающий конденсатор не может обеспечить равномерный фазовый сдвиг в пределах частоты инвертора. Частота обеспечит равномерный фазовый сдвиг. Для того чтобы исключить из схемы конденсатор необходимо:

1. Пусковой конденсатор С1 снят.
2. Выход обмотки двигателя подключен к точке выхода напряжения преобразователя частоты (используется прямая проводка).
3. Точка A присоединяется к CA; B подключается к NE; W подключен к SS, поэтому электродвигатель подключается напрямую.
4. Для включения в обратном направлении (обратная проводка), B должен быть подключен к CA; И присоединяем к NE; W соединиться с SS.




Рис. № 9. Схема подключения однофазного асинхронного двигателя без использования конденсатора.

На видео — Преобразователь частоты. в однофазной сети 220В

Регулятор скорости мотора 220v позволяет изменять частоту любого электродвигателя, рассчитанного на работу в сети 220 вольт.

Достаточно популярным регулятором скорости для электродвигателей переменного тока 220 вольт является тиристорная схема. Типовая схема — подключение электродвигателя или вентилятора для разрыва анодной цепи тиристора.

Немаловажным условием при использовании таких регуляторов является надежный контакт во всей цепи. Чего нельзя сказать о коллекторных двигателях, ведь у них щеточный механизм, создающий кратковременные обрывы в электрической цепи. Это существенно влияет на качество регулятора.

Описание схемы регулятора скорости

Приведенная ниже схема тиристор регулятор скорости , как раз предназначен для изменения скорости коллектора электродвигатели (электродрель, фреза , вентилятор ) Первое, что следует отметить, это то, что электродвигатель вместе с силовым тиристором VS2 , подключенный к одной из диагоналей диодного моста VD3, на другую подведено сетевое напряжение 220 вольт .

Кроме того, этот тиристор управляется достаточно широкими импульсами, из-за чего короткие отключения активной нагрузки, характеризующие работу коллекторного двигателя, не влияют на стабильную работу этой схемы.

Для управления тиристором VS1 на транзисторе VT1 собран импульсный генератор. Этот генератор питается трапециевидным напряжением, возникающим в результате ограничения положительных полуволн стабилитроном VD1, имеющим частоту 100 Гц. Конденсатор С1 разряжается через сопротивления R1, R2, R3. Резистор R1 — это скорость разряда этого конденсатора.

Когда напряжение на конденсаторе достаточно для открытия транзистора VT1, на управляющий вывод VS1 подается положительный импульс.Тиристор открывается, и теперь на управляющей клемме VS2 появляется длинный управляющий импульс. И уже этим тиристором на двигатель подается напряжение, которое собственно влияет на скорость.

Скорость вращения электродвигателя регулируется резистором R1. Поскольку индуктивная нагрузка подключена к цепи VS2, возможно самопроизвольное отпирание тиристора даже при отсутствии управляющего сигнала. Поэтому для предотвращения этого нежелательного эффекта в схему добавлен диод VD2, который включен параллельно обмотке возбуждения L1 электродвигателя.

Детали регулятора скорости вентилятора и электродвигателя

Стабилитрон

— можно заменить на другой с напряжением стабилизации в районе 27 — 36В. Тиристоры ВС1 — любые маломощные с постоянным напряжением более 100 вольт, ВС2 — возможно питание КУ201К, КУ201Л, КУ202М. Диод VD2 — с обратным напряжением не менее 400 вольт и постоянным током более 0,3А. Конденсатор С1 — КМ-6.

Настройка регулятора скорости

При настройке схемы контроллера рекомендуется использовать стробоскоп, который позволяет использовать либо стрелочный вольтметр переменного тока, подключенный параллельно двигателю.

Вращая ручку резистора R1, определите диапазон напряжения. Подбирая сопротивление R3, этот диапазон устанавливается в диапазоне от 90 до 220 вольт. В том случае, если мотор вентилятора работает нестабильно на минимальной скорости, необходимо немного уменьшить сопротивление R2.

Для плавного увеличения и уменьшения скорости вращения вала имеется специальное устройство — регулятор скорости вращения электродвигателя 220В. Стабильная работа, отсутствие перебоев в подаче электроэнергии, длительный срок службы — преимущества использования регулятора оборотов двигателя на 220, 12 и 24 вольт.

• Область применения
• Выберите устройство
• IF-устройство
• Типы устройств
Зачем нужен преобразователь частоты

Функция регулятора — инвертировать напряжение 12, 24 вольт, обеспечивая плавный пуск и останов с использованием широтно-импульсной модуляции.

Контроллеры скорости входят в состав многих устройств, так как обеспечивают точность электрического управления. Это позволяет отрегулировать скорость до желаемого значения.

Область применения

Регулятор оборотов электродвигателя постоянного тока используется во многих промышленных и бытовых областях. Например:

• отопительный комплекс;
• приводы оборудования;
• сварочный аппарат;
• духовки электрические;
• пылесосы;
• швейные машины;
• стиральных машин.
Выбрать устройство


Для того, чтобы выбрать эффективный регулятор, необходимо учитывать характеристики устройства, особенно назначение.

1. Для коллекторных двигателей распространены векторные контроллеры, но скалярные более надежны.
2. Важным критерием выбора является мощность. Он должен соответствовать допустимому на используемом агрегате. И для безопасной работы системы лучше превышать.
3. Напряжение должно быть в допустимых широких пределах.
4. Основное назначение регулятора — преобразование частоты, поэтому этот аспект необходимо выбирать в соответствии с техническими требованиями.
5. Также необходимо обратить внимание на срок службы, размер, количество вводов.
IF-устройство
• Регулятор естественного хода двигателя переменного тока;
• приводной агрегат;
• доп.

Схема регулятора оборотов двигателя 12 в показана на рисунке. Обороты регулируются с помощью потенциометра. Если на вход поступают импульсы с частотой 8 кГц, то напряжение питания будет 12 вольт.

Аппарат можно приобрести в специализированных торговых точках, а можно сделать самому.




При запуске трехфазного двигателя на полную мощность передается ток, действие повторяется примерно 7 раз. Сила тока изгибает обмотки двигателя, со временем выделяется тепло. Преобразователь — это инвертор, обеспечивающий преобразование энергии. Напряжение поступает в регулятор, где 220 вольт выпрямляется с помощью диода, расположенного на входе. Затем ток фильтруется двумя конденсаторами. ШИМ формируется. Далее импульсный сигнал передается с обмоток двигателя на определенную синусоиду.

Есть универсальное устройство на 12в для бесщеточных двигателей.

Схема состоит из двух частей: логической и силовой. Микроконтроллер расположен на микросхеме. Такая схема характерна для мощного двигателя. Уникальность регулятора заключается в применении с различными типами двигателей. Питание схем раздельное, драйверы ключей требуют питания 12 В.

Типы устройств
Симистор устройства

Симисторное устройство (симистор) используется для управления освещением, мощностью нагревательных элементов и скоростью вращения.


Схема контроллера на симисторе содержит минимум частей, показанных на рисунке, где C1 — конденсатор, R1 — первый резистор, R2 — второй резистор.

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

Когда конденсатор достигает порогового значения напряжения 12 В или 24 В, срабатывает кнопка.Симистра переходит в открытое состояние. Когда сетевое напряжение проходит через ноль, симистор замыкается, затем конденсатор дает отрицательный заряд.

Преобразователи электронных ключей

Регулятор тиристорный обыкновенный с простой схемой.




Тиристор, работает в сети переменного тока.

Отдельный вид — стабилизатор переменного напряжения. Стабилизатор содержит трансформатор с множеством обмоток.







К источнику напряжения 24 В.Принцип работы заключается в заряде конденсатора и заблокированного тиристора, и когда конденсатор достигает напряжения, тиристор посылает ток на нагрузку.

Пропорциональный сигнальный процесс

Сигналы, поступающие на вход системы, образуют обратную связь. Рассмотрим подробнее с помощью микросхемы.




Микросхема TDA 1085, изображенная выше, обеспечивает управление двигателем 12 В, 24 В обратной связи без потери мощности.Обязательным является обслуживание тахометра, обеспечивающего обратную связь двигателя с платой регулирования. Сигнал спидометра поступает на микросхему, которая передает задачу силовым элементам — подать напряжение на мотор. Когда вал нагружен, плата добавляет напряжение, а мощность увеличивается. При отпускании вала напряжение уменьшается. Обороты будут постоянными, а силовой момент не изменится. Частота регулируется в широком диапазоне. Такой мотор на 12, 24 вольта устанавливается в стиральных машинах.

Своими руками можно сделать приспособление для болгарки, токарного станка по дереву, болгарки, бетономешалки, измельчителя соломы, газонокосилки, дровоколы и многое другое.


Промышленные регуляторы, состоящие из контроллеров на 12, 24 В, залиты смолой, поэтому ремонту не подлежат. Поэтому устройство на 12в часто изготавливают самостоятельно. Простой вариант с использованием микросхемы U2008B. Контроллер использует обратную связь по току или плавный пуск. В случае использования последнего элементы С1, R4 необходимы, перемычка Х1 не нужна, и наоборот с обратной связью.

При сборке регулятора правильно подбирать резистор. Так как при большом резисторе на старте могут быть рывки, а при маленьком резисторе компенсации будет недостаточно.

Важно! При настройке регулятора мощности нужно помнить, что все части устройства подключены к сети переменного тока, поэтому необходимо соблюдать меры безопасности!

Однофазные регуляторы скорости и трехфазные двигатели 24, 12 вольт — это функциональное и ценное устройство, как в быту, так и в промышленности.

Схема регулятора, с помощью которой осуществляется частота вращения двигателя или вентилятора, рассчитана на работу от сети переменного тока 220 вольт.

Двигатель вместе с силовым тиристором VS2 подключается к диагонали диодного моста VD3, а другой получает переменное напряжение 220 вольт. Кроме того, этот тиристор отслеживает достаточно широкие импульсы, из-за которых короткие замыкания, с которыми работают все коллекторные электродвигатели, не влияют на стабильную работу схемы.

Первый тиристор управляется транзистором VT1, включенным по схеме генератора импульсов. Как только напряжение на конденсаторе станет достаточным для открытия первого транзистора, на управляющий вывод тиристора придет положительный импульс. Тиристор откроется и на втором тиристоре появится длинный управляющий импульс. И уже от него на двигатель подается напряжение, собственно влияющее на скорость.

Скорость вращения двигателя регулируется переменным сопротивлением R1.Поскольку индуктивная нагрузка подключена к цепи второго тиристора, возможно самопроизвольное размыкание тиристора даже при отсутствии управляющего сигнала. Поэтому, чтобы заблокировать это, в цепь включен диод VD2, который включен параллельно обмотке двигателя L1.

При настройке схемы регулятора оборотов двигателя целесообразно использовать который может измерять частоту вращения электродвигателя или обычный стрелочный вольтметр переменного тока, подключенный параллельно двигателю.

С помощью выбора сопротивления R3 устанавливается диапазон напряжений от 90 до 220 вольт. Если двигатель не работает на минимальных оборотах, то необходимо уменьшить номинал резистора R2.

Эта схема хорошо подходит для регулировки скорости вращения вентилятора в зависимости от температуры.




В роли чувствительного элемента используется. В результате его нагрева уменьшается его сопротивление, а потому на выходе операционного усилителя наоборот повышается напряжение и через полевой транзистор регулируется скорость вращения вентилятора.

Переменное сопротивление P1 — вы можете установить самую низкую скорость вращения вентилятора при самой низкой температуре, а переменное сопротивление P2 регулирует максимальную скорость вращения при максимальной температуре.

В нормальных условиях выставляем резистор P1 на минимальную частоту вращения двигателя. Затем датчик нагревается, и сопротивление P2 дает желаемую скорость вентилятора.

Схема регулирует скорость вращения вентилятора в зависимости от показаний температуры, используя обычную с отрицательным температурным коэффициентом.




Схема настолько проста, что имеет всего три радиодетали: регулируемый регулятор напряжения LM317T и два сопротивления, образующих делитель напряжения.Одно из сопротивлений представляет собой термистор с отрицательным TCS, а другой — обычный резистор. Для упрощения сборки цитирую печатную плату ниже.




В целях экономии можно оборудовать стандартную болгарку регулятором скорости. Такой регулятор для шлифовки корпусов различной электронной техники — незаменимый инструмент в арсенале радиолюбителя

.

Все современные дрели производятся со встроенными регуляторами оборотов двигателя, но наверняка у каждого радиолюбителя в арсенале есть старая советская дрель, изменение скорости которой не задумывалось, что резко снижает производительность.

Вы можете регулировать скорость вращения асинхронного бесщеточного двигателя, регулируя частоту сети переменного напряжения. Такая схема позволяет регулировать скорость вращения в довольно широком диапазоне — от 1000 до 4000 оборотов в минуту.

Регулировка регулятора скорости двигателя постоянного тока

Двигатель в сборе для регулировки RS-380PH используется для главного двигателя, а RE-280 используется для определения скорости. Оба мотора произведены MABUCHI MOTOR Inc.в Японии. Поскольку этот узел предназначен для регулировки скорости, оба двигателя напрямую соединены с помощью пластиковой шестерни. Когда центр обоих двигателей не правильный, есть вероятность, что шестерня соскочит с вала двигателя. Обращать внимание. Параметр управления скоростью Схема управления скоростью на этот раз показана на левом рисунке. В цепи управления необходимо настроить следующие три параметра. Значение задания скорости Значение скорости управления (замедление и ускорение) Период управления Эти значения будут изменены с характеристиками основного двигателя и двигателя определения скорости.В случае с двигателем, даже если электрический ток привода изменяется, скорость вращения меняется не сразу. Это займет время. В случае маленького двигателя, поскольку масса ротора мала, скорость вращения быстро изменяется за счет изменения электрического тока привода. В случае большого двигателя требуется время, чтобы изменить скорость вращения после изменения электрического тока привода. Время переключения вращения можно сократить, если изменение электрического тока привода будет большим. Однако, когда изменение электрического тока привода слишком велико, скорость вращения не может быть постоянной. Опорное значение скорости настраивается на значение, устанавливаемое на скорость. Значение контрольной скорости устанавливается равным значению, которое необходимо изменить. Период управления настраивается на значение, заданное для регистров CCPR2H и CCP2L. Создавая программу, я подумал, что период определения скорости не влияет на характеристику управления. Таким образом, я не делал метку значения периода. Когда значение скорости управления велико Когда период обнаружения короткий, а значение скорости управления большое, скорость вращения двигателя сильно изменяется.Когда скорость вращения двигателя выше эталонного значения, выполняется контроль замедления (это уменьшает электрический ток привода) Однако из-за массы ротора двигателя он не реагирует немедленно. Даже если он начинает замедление до точки А, скорость вращения двигателя через некоторое время продолжает расти. В случае, если точка B выше контрольного значения, дополнительно выполняется контроль замедления. Если скорость выше заданного значения, электрический ток привода увеличивается в каждом периоде.Значение замедления в точке B больше точки A. Следовательно, он продолжает замедляться, даже если оно падает ниже контрольного значения. При обнаружении скорости вращения ниже контрольного значения в точке C начинается ускорение. Он ускоряется с каждым периодом сильнее, как и при замедлении. Он повторяет вышеупомянутую операцию, и скорость вращения двигателя изменяется в широких пределах. Период определения скорости короткий, изменение поворота заметно. Когда значение скорости управления мало Когда значение скорости управления мало, выполняется сравнительно стабильное управление скоростью.Однако устойчивость к изменению нагрузки становится слабой. Требуется время, пока оно не вернется к исходному значению после того, как скорость вращения снизится из-за нагрузки. Влияние с периодом определения скорости Может показаться, что вам удастся выполнить управление тендером, если вы сделаете период определения скорости коротким. Однако этого не происходит. Но это отношение есть в случае моей схемы управления. В случае другой системы управления это не применяется. В случае моей схемы управления она увеличивает значение замедления или ускорения каждый период.Даже при изменении управляющего электрического тока скорость вращения иногда не изменяется сразу. Это из-за массы ротора. Когда период определения скорости короткий, электрический ток двигателя изменяется в широких пределах. В результате изменение скорости вращения становится большим. Когда период обнаружения большой, полоса управляющего электрического тока становится небольшой. В результате изменение скорости вращения становится небольшим. При длительном периоде обнаружения снижается управляемость изменения нагрузки.Однако плохое влияние проявляется слишком долго. Порядок включения питания Питание включается после подключения двигателя и системы управления. Сначала он включает двигатель, а затем включает контроллер. Когда мощность двигателя и цепи управления одинаковы, это не делается. Причина включения питания в порядке указана ниже. При первом включении контроллера, поскольку напряжение не подается на датчик скорости, схема управления увеличивает электрический ток привода и, наконец, становится условием максимального электрического тока привода.При включении питания двигателя в этом состоянии двигатель приводится в действие максимальным электрическим током. В результате двигатель постепенно набирает опорную скорость после начала интенсивного вращения. Когда эта операция не является проблемой, вам не нужно осознавать порядок включения. Регулировка управляющего параметра Учтите вышесказанное и отрегулируйте управляющий параметр. Это немного хлопотно. Регулировка периода определения скорости Если это значение не подходит, скорость вращения двигателя нестабильна.В этом случае он пытается сделать период длинным. Регулируется значением регистров CCPR2H и CCP2L. Регулировка опорного значения Устанавливает переменный резистор на низкоскоростной стороне (левое заполнение) и регулирует низкоскоростное значение двигателя. Регулируется по значению скорости. Чтобы изменить диапазон скоростей для регулировки с помощью переменного резистора, следует изменить значение R12. Регулировка значения скорости управления Когда это значение становится большим, изменение значения электрического тока привода в каждый период становится большим.Когда нагрузка меняется на большую, это значение становится большим. Я выставил минимальное значение. Регулируется на величину изменения. Попробуйте по-разному, потому что эти значения меняются в зависимости от используемого двигателя и детектора.

все, что вам нужно знать о редукторах скорости — Блог CLR

Лифты, конвейерные ленты, мельницы и дрели, насосное оборудование … редукторы скорости применяются во многих случаях и всегда присутствуют как в промышленности, так и в быту.

Также известные как ASD — приводы с регулируемой скоростью — это устройства или наборы устройств, которые используются для регулировки скорости вращения двигателя .

Хотя он может применяться к другим типам вращающегося оборудования, они в основном используются в двигателях.

Возможно, вас заинтересует: Руководство по предотвращению раздражающих шумов и вибраций в редукторах скорости [Электронная книга]


Что такое привод с регулируемой скоростью или привод с регулируемой скоростью?

Привод с регулируемой скоростью — это устройство, используемое в электромеханических приводах для управления скоростью и крутящим моментом двигателя AC путем регулирования входной частоты и напряжения двигателя.Приводы с регулируемой скоростью могут быть электрическими, гидравлическими, механическими или даже электронными .

Они точно и постоянно регулируют скорость, с которой работает двигатель . В противном случае машины, в которых используются эти механизмы и двигатели, будут работать в соответствии со своими характеристиками и энергоснабжением, что будет крайне неэффективно.

Приводы с регулируемой скоростью — это устройства, используемые в электромеханических приводах для управления скоростью вращения двигателя.

Помимо промышленного применения, редукторы скорости для электродвигателей также используются в кондиционерах , больших вентиляторах или промышленных наполнителях.

Многие существующие приводы с регулируемой скоростью работают с использованием двух устройств: электродвигателя и контроллера, который регулирует его скорость.

Это позволяет изменять скорость до тех пор, пока в каждый момент не будет достигнута лучшая, более эффективная скорость, в дополнение к непрерывному выполнению, , таким образом, может отказаться от необходимости в шаговом двигателе .

Регулятор скорости двигателя является важным компонентом безопасности, так как он контролирует максимальную скорость , которую двигатель может достичь в любой момент, предотвращая его превышение скорости, что может привести к повреждению двигателя, помимо того, что он неэффективен.

Если вы хотите узнать больше: Какие двигатели лучше всего подходят для высоких скоростей: шаговые двигатели или серводвигатели?


Какие типы редукторов переменной скорости бывают?
Механические приводы с регулируемой скоростью
• Привод с регулируемым шагом . В этом типе привода с регулируемой скоростью используются ремни и шкивы .

Диаметр по крайней мере одного из них можно поменять, чтобы получить наиболее эффективное соотношение.

• Тяговый привод . В регуляторе скорости этого типа мощность передается через металлические ролики .

В то же время при их перемещении изменяется передаточное отношение их пути контакта или входной и выходной скорости.

Электро-электронные приводы с регулируемой скоростью
• Приводы с переменной частотой или двигателем переменного тока с регулируемой скоростью. Они используются в синхронных двигателях, а также в асинхронных асинхронных двигателях с фазным ротором и короткозамкнутым ротором.

Для синхронных двигателей регулировка достигается путем регулировки частоты входной мощности двигателя.

• Электродвигатели постоянного тока с регулируемой скоростью . Эти типы приводов с регулируемой скоростью состоят из электродвигателя и контроллера.

Эти устройства могут управлять скоростью последовательных двигателей постоянного тока, двигателей с постоянными магнитами, параллельных двигателей и комбинированных двигателей.

• Вихретоковые регулируемые приводы .Этот тип привода с регулируемой скоростью состоит из двигателя с фиксированной скоростью и вихретоковой муфты. Муфта состоит из двух роторов — ротора с фиксированной скоростью, добавленного к двигателю, и ротора с регулируемой скоростью.

Он работает через регулируемое включение катушки возбуждения , которая генерирует магнитное поле, которое передается на входной ротор, который, в свою очередь, передает его на выходной ротор.

Чем выше напряженность магнитного поля, тем выше передаваемая скорость и крутящий момент.Тахометр переменного тока используется для контроля выходной скорости.

• Привод с регулируемой скоростью скольжения . Этот тип частотно-регулируемого привода в настоящее время имеет мало применений, так как он превзошел другие с точки зрения эффективности.

В настоящее время приводы с регулируемой скоростью скольжения могут использоваться для асинхронных двигателей с фазным ротором.

Гидравлические приводы с регулируемой скоростью
• Гидродинамический привод . Гидродинамический привод, также известный как с регулируемой скоростью , муфта для жидкости передает крутящий момент на выходной ротор от входного привода с использованием гидравлического масла.

Входной привод должен быть на валу с постоянной скоростью, а выходной ротор должен работать на валу с регулируемой скоростью.

• Гидростатический привод . Гидростатический привод позволяет регулировать скорость с помощью регулирующего клапана. Он состоит из гидравлического двигателя , сопровождаемого гидравлическим насосом , оба из которых имеют положительный рабочий объем.

Он имеет заданное соотношение между каждым оборотом двигателя или насоса и расходом жидкости, используемым в любой данный момент.

Другой способ регулировки оборотов в этом устройстве — изменение рабочего объема двигателя или насоса.

• Гидравлический привод . В этих приводах с регулируемой скоростью используются входные и выходные диски , разделенные масляным слоем.

Они сопрягаются, и крутящий момент передается через масляный слой.

Таким образом, передаваемый результирующий крутящий момент известен и предсказуем, поскольку он пропорционально реагирует на давление, оказываемое гидроцилиндром на диски.


Преимущества использования мотор-редукторов

Использование мотор-редукторов в различных типах машин оправдано широким спектром преимуществ, которые они предлагают:

• Регулировка скорости вращения двигателя продлевает срок его службы , потому что он предотвращает грубые операции, которые могут привести к серьезным повреждениям в долгосрочной перспективе.
• Приводы с регулируемой скоростью и редукторы для электродвигателей позволяют использовать электродвигатели с высокой эффективностью ; скорость вывода регулируется в каждый момент.
• Кроме того, производительность является оптимальной в отношении потребления, поскольку на каждой ступени можно использовать разную скорость вместо поддержания постоянной скорости и всегда работать с плавной регулировкой оборотов.
• Регулировка крутящего момента способствует экономии энергии .
• Редукторный двигатель также упрощает выполнение тестов и регулировок, уменьшая обороты для этой цели.

В автомобильном секторе редукторные двигатели очень полезны с точки зрения безопасности при смещении нагрузки или при работе без нагрузки.Это связано с тем, что они могут предотвратить впрыск чрезмерного количества топлива в цилиндры двигателя, так что обороты остаются в пределах постоянных переменных вместо того, чтобы испытывать резкие изменения.

По адресу CLR у нас есть команда инженеров, которые являются экспертами, которые помогают и оптимизируют ваши проекты, связанные с автомобильной промышленностью или любыми другими. Свяжитесь с нами, и мы поможем воплотить в жизнь ваш инженерный проект.


Как контролировать скорость электродвигателей?

В этой статье мы поговорим о том, как управлять скоростью электродвигателей.

Контроль скорости однофазных асинхронных двигателей:

Обмотка статора однофазного асинхронного двигателя может быть легко скомпонована для получения двух синхронных скоростей, одна удваивает другую. На рис. 1.88 (a) показаны соединения для двухполюсных двигателей, на которых две катушки A и B подключены последовательно, а их МДС помогают друг другу. Если соединения с катушкой B поменять местами, так что обе катушки снова включены последовательно, но их МДС противоположны друг другу, как показано на рис.1,88 (b), получается 4 полюса, и синхронная скорость снижается наполовину. Аналогичным образом можно повторно подключить четырехполюсный двигатель, чтобы получить 8 полюсов. Переход с одной скорости на другую легко и быстро осуществляется с помощью двухполюсного двухпозиционного переключателя.

Кроме того, из-за сравнительно небольшой мощности, передаваемой однофазными асинхронными двигателями, чрезмерное скольжение, приводящее к небольшому снижению скорости, не является серьезным с точки зрения потери мощности, как в случае трехфазных асинхронных двигателей.По этой причине в различных случаях, например, для вентиляторов и нагнетателей, где могут потребоваться скорости 1100 или 1300 об / мин, нет ничего необычного в использовании 4-полюсного двигателя с высоким скольжением.

Это можно сделать:

(i) За счет использования высокого сопротивления ротора, и в этом случае изменение скорости не происходит, но двигатель показывает кривую спада скорости; или

(ii) Путем уменьшения напряжения, приложенного к обмотке статора.

С этой целью для регулирования скорости можно использовать катушку с переменным сопротивлением или катушку с ответвленным реактивным сопротивлением, включенную последовательно с двигателем.Этот метод неэффективен, дает большие колебания скорости в зависимости от нагрузки, но он широко используется, несмотря на эти недостатки. В качестве альтернативы, напряжение, подаваемое на обмотку статора двигателя, можно изменять либо с помощью трансформатора с отводами на его вторичной обмотке, либо с помощью вариатора, который обеспечивает максимально возможное количество отводов и, таким образом, обеспечивает точную регулировку скорости.

Это один из простейших методов регулирования скорости двигателей с дробной мощностью. Скорость однофазного асинхронного двигателя также можно контролировать, используя обмотку возбуждения с ответвлениями, так что источник постоянного напряжения может подаваться на всю обмотку или на ее часть.Таким образом обеспечивается нормальная скорость и одна пониженная скорость.

Управление скоростью из-за его более широкого использования привело к стандартизации скорости вращения вентиляторов, что позволило использовать двигатели с высоким скольжением. Двигатель с короткозамкнутым ротором со скольжением 8-10% и низким крутящим моментом отрыва работает удовлетворительно не только для приводов с постоянной скоростью, но и для приводов с регулируемой скоростью благодаря использованию управления напряжением на обмотке статора. При этом методе управления скоростью характеристики крутящего момента и скорости напоминают характеристики двигателя с фазным ротором с различным количеством внешних сопротивлений в цепи ротора.

Управление скоростью 3-фазных синхронных двигателей:

Скорость синхронного двигателя зависит от двух факторов, а именно числа полюсов P и частоты питания f. Конструкция ротора синхронного двигателя фиксирована, количество полюсов ротора также фиксировано и не может быть изменено во время работы. Однако, когда один синхронный двигатель получает питание от генератора переменного тока, как в случае движения корабля, скорость двигателя может быть изменена путем изменения скорости генератора переменного тока — скорость двигателя изменяется точно в той же пропорции, что и скорость двигателя. генератора, питающего его.

Здесь следует отметить, что напряжение и частота прямо пропорциональны скорости, с которой работает генератор переменного тока. Таким образом, для поддержания постоянного отношения V / f не требуется никакого специального контроля. Однако управление возбуждением поля требуется, поскольку напряжение, подаваемое на клеммы статора, изменяется. В противном случае это сильно влияет на коэффициент мощности.

Предполагая, что двигатель работает с коэффициентом мощности, близким к единице, и нормальным напряжением, увеличение скорости вызывает увеличение приложенного напряжения на клеммах статора двигателя, и двигатель сильно недовозбужден (т.е.е., низкий коэффициент мощности) для фиксированного возбуждения постоянным током. С другой стороны, снижение скорости вызывает перевозбуждение (т. Е. Низкий опережающий коэффициент мощности). Таким образом, контроль возбуждения поля имеет важное значение.

Управление скоростью коллекторных двигателей переменного тока:

Управление скоростью коллекторных двигателей переменного тока может осуществляться либо путем изменения приложенного напряжения, либо путем движения щеток вокруг коллектора. Первый метод использует ответвления на трансформаторе или, иногда, на последовательном резисторе или катушке индуктивности, чтобы обеспечить ступенчатое изменение напряжения, в то время как смещение щетки обеспечивает постепенное управление во всем диапазоне.

В случае однофазного последовательного двигателя переменного тока регулирование скорости может осуществляться, когда это необходимо, только путем изменения напряжения, поскольку он работает с фиксированным положением щеток. Ответвления трансформатора обеспечивают изменение между нулевой и максимальной скоростью, как показано на рис. 1.89, без каких-либо заметных дополнительных потерь, таких как при последовательном сопротивлении. Последний метод используется только тогда, когда регулирование скорости требуется очень редко и когда капитальные затраты имеют первостепенное значение.

В случае отталкивающих двигателей переключение щеток является самым простым методом управления скоростью для диапазона скоростей примерно от 0,5 до 1,1 от синхронной скорости, но за пределами этого диапазона управление изменением напряжения является предпочтительным из-за трудностей коммутации. Скоростно-крутящие характеристики при различных положениях щеток показаны на рис. 1.90.

В случае трехфазных двигателей, переключение щеток является наиболее экономичным методом регулирования скорости и обеспечивает диапазон от 3 до 4 к 1 с характеристиками, аналогичными характеристикам отталкивающих двигателей.

Электродвигатель

| Британника

Самый простой тип асинхронного двигателя показан на рисунке в разрезе. Трехфазный набор обмоток статора вставлен в пазы в железе статора. Эти обмотки могут быть подключены по схеме «звезда», обычно без внешнего подключения к нейтральной точке, или по схеме «треугольник». Ротор состоит из цилиндрического стального сердечника с проводниками, размещенными в пазах по всей поверхности. В наиболее обычной форме эти проводники ротора соединены вместе на каждом конце ротора токопроводящим концевым кольцом.

Основы работы асинхронного двигателя можно разработать, сначала предположив, что обмотки статора подключены к трехфазному источнику питания и что набор из трех синусоидальных токов, показанных на рисунке, протекает в обмотках статора. На этом рисунке показано влияние этих токов на создание магнитного поля в воздушном зазоре машины в течение шести мгновений цикла. Для простоты показана только центральная токопроводящая петля для каждой фазной обмотки. В момент t ₁ на рисунке, ток в фазе a является максимально положительным, тогда как ток в фазах b и c составляет половину отрицательного значения.Результатом является магнитное поле с приблизительно синусоидальным распределением вокруг воздушного зазора с максимальным значением наружу вверху и максимальным значением внутрь внизу. В момент времени t ₂ на рисунке (т.е. одна шестая цикла позже), ток в фазе c является максимально отрицательным, в то время как в фазе b и фазе a составляет половину значения положительный. Результатом, как показано на рисунке для t ₂ , снова является синусоидально распределенное магнитное поле, но повернутое на 60 ° против часовой стрелки.Исследование текущего распределения для t ₃ , t ₄ , t ₅ и t ₆ показывает, что магнитное поле продолжает вращаться с течением времени. Поле совершает один оборот за один цикл токов статора. Таким образом, объединенный эффект трех равных синусоидальных токов, равномерно смещенных во времени и протекающих в трех обмотках статора, равномерно смещенных в угловом положении, должен создать вращающееся магнитное поле с постоянной величиной и механической угловой скоростью, которая зависит от частоты электроснабжение.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Вращательное движение магнитного поля относительно проводников ротора вызывает индуцирование напряжения в каждом из них, пропорциональное величине и скорости поля относительно проводников. Поскольку проводники ротора закорочены вместе на каждом конце, в результате в этих проводниках будут протекать токи. В простейшем режиме работы эти токи будут примерно равны индуцированному напряжению, деленному на сопротивление проводника.На этом рисунке показана диаграмма токов ротора за момент времени t ₁ рисунка. Видно, что токи приблизительно синусоидально распределены по периферии ротора и расположены так, чтобы создавать вращающий момент против часовой стрелки на роторе (то есть вращающий момент в том же направлении, что и вращение поля). Этот крутящий момент ускоряет ротор и вращает механическую нагрузку. По мере увеличения скорости вращения ротора его скорость относительно скорости вращающегося поля уменьшается.Таким образом, индуцированное напряжение снижается, что приводит к пропорциональному уменьшению тока в проводнике ротора и крутящего момента. Скорость ротора достигает постоянного значения, когда крутящий момент, создаваемый токами ротора, равен крутящему моменту, необходимому на этой скорости для нагрузки, без избыточного крутящего момента, доступного для ускорения объединенной инерции нагрузки и двигателя.

Вращающееся поле и токи, которые оно создает в короткозамкнутых проводниках ротора.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Механическая выходная мощность должна обеспечиваться входной электрической мощностью. Первоначальных токов статора, показанных на рисунке, достаточно для создания вращающегося магнитного поля. Чтобы поддерживать это вращающееся поле в присутствии токов ротора, показанных на рисунке, необходимо, чтобы обмотки статора несли дополнительную составляющую синусоидального тока такой величины и фазы, чтобы нейтрализовать влияние магнитного поля, которое в противном случае могло бы возникнуть. токами ротора на рисунке.Полный ток статора в каждой фазной обмотке складывается из синусоидальной составляющей, создающей магнитное поле, и другой синусоиды, опережающей первую на четверть цикла, или 90 °, для обеспечения необходимой электроэнергии. Вторая, или силовая, составляющая тока находится в фазе с напряжением, приложенным к статору, в то время как первая, или намагничивающая, составляющая отстает от приложенного напряжения на четверть цикла или 90 °. При номинальной нагрузке эта намагничивающая составляющая обычно находится в диапазоне 0.От 4 до 0,6 величины силовой составляющей.

Большинство трехфазных асинхронных двигателей работают с обмотками статора, подключенными непосредственно к трехфазному источнику питания постоянного напряжения и постоянной частоты. Типичное напряжение питания находится в диапазоне от 230 вольт между фазами для двигателей относительно небольшой мощности (например, от 0,5 до 50 киловатт) до примерно 15 киловольт между фазами для двигателей большой мощности до примерно 10 мегаватт.

За исключением небольшого падения напряжения на сопротивлении обмотки статора, напряжение питания согласуется со скоростью изменения магнитного потока в статоре машины во времени.Таким образом, при питании с постоянной частотой и постоянным напряжением величина вращающегося магнитного поля остается постоянной, а крутящий момент примерно пропорционален силовой составляющей тока питания.

В асинхронном двигателе, показанном на предыдущих рисунках, магнитное поле совершает один оборот за каждый цикл частоты питания. Для источника с частотой 60 Гц скорость поля составляет 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Скорость ротора меньше скорости поля на величину, достаточную для того, чтобы индуцировать необходимое напряжение в проводниках ротора для создания тока ротора, необходимого для момента нагрузки.При полной нагрузке скорость обычно на 0,5–5 процентов ниже скорости поля (часто называемая синхронной скоростью), причем более высокий процент применяется к двигателям меньшего размера. Эта разница в скорости часто называется скольжением.

Другие синхронные скорости могут быть получены с источником постоянной частоты, построив машину с большим количеством пар магнитных полюсов, в отличие от двухполюсной конструкции, показанной на рисунке. Возможные значения скорости магнитного поля в оборотах в минуту: 120 f / p , где f — частота в герцах (циклов в секунду), а p — количество полюсов (которое должно быть четное число).Данный железный каркас может быть намотан для любого из нескольких возможных количеств пар полюсов с помощью катушек, охватывающих угол приблизительно (360/ p ) °.