Как работают регуляторы оборотов коллекторных двигателей. Какие бывают виды регуляторов мощности. На что обратить внимание при выборе регулятора оборотов. Какие характеристики важны для регуляторов мощности коллекторных двигателей.
Принцип работы регуляторов оборотов коллекторных двигателей
Регуляторы оборотов коллекторных двигателей позволяют изменять скорость вращения мотора путем регулирования подаваемой на него мощности. Существует два основных принципа работы таких регуляторов:
- Аналоговый — изменение напряжения питания двигателя
- Цифровой (ШИМ) — изменение длительности импульсов питающего напряжения
Аналоговые регуляторы просты по конструкции, но менее эффективны. Цифровые ШИМ-регуляторы обеспечивают более точное управление и меньшие потери мощности.
Как работает ШИМ-регулятор оборотов?
ШИМ-регулятор подает на двигатель импульсы напряжения фиксированной амплитуды, но переменной длительности. Чем длиннее импульс, тем больше средняя мощность, подаваемая на двигатель, и тем выше обороты. Такой метод позволяет эффективно управлять скоростью мотора при минимальных потерях энергии.
Основные виды регуляторов мощности коллекторных двигателей
Регуляторы мощности для коллекторных двигателей можно разделить на несколько основных типов:
- По принципу работы:
- Аналоговые (резисторные, тиристорные)
- Цифровые (ШИМ-регуляторы)
- По назначению:
- Бытовые (для электроинструмента, бытовой техники)
- Промышленные (для станков, конвейеров и т.д.)
- По способу установки:
- Внешние (автономные блоки)
- Встраиваемые (для монтажа внутрь оборудования)
Ключевые характеристики регуляторов оборотов
При выборе регулятора оборотов для коллекторного двигателя важно учитывать следующие характеристики:
- Максимальная мощность/ток — должна соответствовать мощности двигателя
- Диапазон регулирования — насколько плавно можно менять обороты
- Напряжение питания — должно совпадать с напряжением двигателя
- КПД — влияет на энергоэффективность
- Наличие защиты от перегрузки, КЗ
- Способ управления (ручка, кнопки, внешний сигнал)
Преимущества ШИМ-регуляторов оборотов
ШИМ-регуляторы имеют ряд преимуществ по сравнению с аналоговыми:
- Высокий КПД (до 98-99%)
- Плавное и точное регулирование во всем диапазоне
- Отсутствие нагрева регулятора
- Компактные размеры
- Возможность программного управления
Благодаря этим преимуществам ШИМ-регуляторы получили широкое распространение в современной технике.
Области применения регуляторов оборотов коллекторных двигателей
Регуляторы оборотов коллекторных двигателей применяются в самых разных областях:
- Электроинструмент (дрели, шлифмашины)
- Бытовая техника (миксеры, пылесосы)
- Вентиляционное оборудование
- Насосы и компрессоры
- Станки и промышленное оборудование
- Транспорт (электромобили, электровелосипеды)
Широкий спектр применения обусловлен универсальностью коллекторных двигателей и удобством регулирования их скорости.
Как выбрать регулятор оборотов для коллекторного двигателя?
При выборе регулятора оборотов для коллекторного двигателя следует учитывать несколько важных факторов:
- Мощность двигателя — регулятор должен быть рассчитан на соответствующую нагрузку
- Напряжение питания — должно соответствовать номинальному напряжению мотора
- Необходимый диапазон регулирования скорости
- Условия эксплуатации (бытовые или промышленные)
- Способ управления (ручной, автоматический)
- Наличие дополнительных функций (защита, индикация)
Правильно подобранный регулятор обеспечит оптимальную работу двигателя и долгий срок службы.
Схемотехника ШИМ-регуляторов оборотов
Типовая схема ШИМ-регулятора оборотов коллекторного двигателя включает следующие основные элементы:
- Микроконтроллер или ШИМ-контроллер (например, на базе микросхемы NE555)
- Силовой ключ (MOSFET или IGBT транзистор)
- Драйвер силового ключа
- Цепи обратной связи и защиты
- Элементы управления (потенциометр)
Микроконтроллер генерирует ШИМ-сигнал, который через драйвер управляет силовым ключом, коммутирующим питание двигателя. Частота ШИМ обычно составляет 10-20 кГц.
Особенности регуляторов оборотов для мощных коллекторных двигателей
Регуляторы для мощных коллекторных двигателей (свыше 1 кВт) имеют ряд особенностей:
- Использование IGBT-транзисторов вместо MOSFET
- Наличие радиатора охлаждения
- Более сложные схемы защиты и управления
- Возможность рекуперативного торможения
- Наличие датчиков тока и температуры
Такие регуляторы часто имеют модульную конструкцию для удобства обслуживания и ремонта.
Перспективные технологии в области регуляторов оборотов
Развитие технологий приводит к появлению новых решений в области регуляторов оборотов:
- Цифровое управление на базе DSP-процессоров
- Интеллектуальные алгоритмы управления
- Интеграция регуляторов в системы «умный дом»
- Беспроводное управление через Wi-Fi/Bluetooth
- Использование SiC и GaN силовых элементов
Эти технологии позволяют создавать более эффективные и функциональные регуляторы оборотов.
ТОП-17 лучших регуляторов мощности с Алиэкспресс: обзор моделей
Регулятор мощности – это электроприбор, меняющий подводимую к нему мощность. Говоря простыми словами, в устройство входит один показатель, а выходит из него – другой. В быту такие устройства используются в основном для поддержания заданной температуры нагрева (например, у лампы паяльника). Также применение регулятора позволяет экономить электроэнергию.
Совсем не обязательно разбираться в том, как работает регулятор, чтобы использовать его по назначению. Ведь современные модели крайне просты в управлении – достаточно повернуть ручку или рычаг, чтобы установить необходимое напряжение. На «АлиЭкспресс» продаются регуляторы для любых целей.
Рейтинг лучших регуляторов мощности с Алиэкспресс
| Фото | Название | Рейтинг | Цена | |||
| Комплектные регуляторы | ||||||
| #1 | Wenfu GT10000W-SL | ⭐ 5 / 5 | Узнать цену | |||
| #2 | YXD Wish 10000W | ⭐ 4. 9 / 5 | Узнать цену | |||
| #3 | Wenfu ST-BTA41 | ⭐ 4.8 / 5 | Узнать цену | |||
| #4 | Wenfu GT10000W | ⭐ 4.7 / 5 1 — голос | Узнать цену | |||
| #5 | SNDY SNT4000W | ⭐ 4.6 / 5 | Узнать цену | |||
| #6 | CHMAWAY 4000W | ⭐ 4.5 / 5 | Узнать цену | |||
| Встраиваемые модели | ||||||
| #1 | YXD Wish X4CN | ⭐ 5 / 5 2 — голоса | Узнать цену | |||
| #2 | RQG 4000W | ⭐ 4.9 / 5 1 — голос | Узнать цену | |||
| #3 | YXD Wish ACMC100-1 | ⭐ 4.8 / 5 | Узнать цену | |||
| #4 | SHENGKU VR-AC220V | ⭐ 4.7 / 5 1 — голос | Узнать цену | |||
| #5 | Aokin W205 | ⭐ 4.6 / 5 | Узнать цену | |||
| Диммеры | ||||||
| #1 | Goodland DC12-24V | ⭐ 5 / 5 | Узнать цену | |||
| #2 | Foocle FLS820 | ⭐ 4. 9 / 51 — голос | Узнать цену | |||
| #3 | Vyeofar VF30A-RF | ⭐ 4.8 / 5 | Узнать цену | |||
| #4 | HWAYEH DC10-60V | ⭐ 4.7 / 5 1 — голос | Узнать цену | |||
| #5 | Luyu LV-2.4G-4054 | ⭐ 4.6 / 5 | Узнать цену | |||
| #6 | DIY More CZB6721960 | ⭐ 4.5 / 5 | Узнать цену | |||
А какой регулятор мощности бы вы выбрали или посоветовали?
Принять участие в опросе
Мощный ШИМ регулятор
Очередное электронное устройство широкого применения. Представляет собой мощный ШИМ (PWM) регулятор с плавным ручным управлением. Работает на постоянном напряжении 10-50V (лучше не выходить за диапазон 12-40V) и подходит для регулирования мощности различных потребителей (лампы, светодиоды, двигатели, нагреватели) с максимальным током потребления 40А. Прислали в стандартном мягком конверте
Корпус скрепляется на защёлках, которые легко ломаются, поэтому вскрывать аккуратно.
Внутри плата и снятая ручка регулятора
Печатная плата — двусторонний стеклотекстолит, пайка и монтаж аккуратные. Подключение через мощный клеммник.
Вентиляционные прорези в корпусе малоэффективны, т.к. почти полностью перекрываются печатной платой.
В собранном виде выглядит примерно так
Реальные размеры чуть больше заявленных: 123x55x40мм Принципиальная электрическая схема устройства
Заявленная частота ШИМ 12kHz. Реальная частота изменяется в диапазоне 12-13kHz при регулировании выходной мощности. При необходимости, частоту работы ШИМ можно уменьшить, подпаяв нужный конденсатор параллельно С5 (исходная ёмкость 1nF). Увеличивать частоту нежелательно, т.к. увеличатся коммутационные потери. Переменный резистор имеет встроенный выключатель в крайнем левом положении, позволяющий отключать устройство. Также на плате расположен красный светодиод, горящий в рабочем состоянии регулятора. С микросхемы ШИМ контроллера маркировка зачем-то старательно затёрта, хотя нетрудно догадаться, что стоит аналог NE555 Диапазон регулирования близок к заявленным 5-100% Элемент CW1 похож на стабилизатор тока в корпусе диода, но точно не уверен… Как и на большинстве регуляторов мощности, регулирование осуществляется по минусовому проводнику.
Защита от КЗ отсутствует. На мосфетах и диодной сборке маркировка изначально отсутствует, они стоят на индивидуальных радиаторах с термопастой. Регулятор может работать на индуктивную нагрузку, т.к. на выходе стоит сборка защитных диодов Шоттки, подавляющая ЭДС самоиндукции. Проверка током 20А показала, что радиаторы греются незначительно и могут вытянуть больше, предположительно до 30А. Измеренное суммарное сопротивление открытых каналов полевиков всего 0,002 Ом (падает 0,04В на токе 20А). Если снизить частоту ШИМ, вытянут все заявленные 40А. Жаль проверить не смогу…Выводы можете сделать сами, мне устройство понравилось
Как выбрать регулятор мощности? Основные критерии
Чтобы подобрать подходящее устройство, стоит сопоставить его характеристики с целями и особенностями применения. Зачастую нет смысла покупать более дорогую модель, если часть ее функций попросту не нужна.
Аналоговый или цифровой?
Цифровые регуляторы мощности начали появляться на рынке относительно недавно.
Поэтому аналоговые модели еще не успели устареть, хотя у них и есть существенные недостатки по сравнению с более современными, работающими на микропроцессорах.
Таблица. Отличия аналогового регулятора мощности от цифрового
| Характеристика | Аналоговый | Цифровой |
| Принцип работы | Релейный или сервоприводной | Симисторный или тиристорный |
| Производительность | Хуже | Лучше |
| Гибкость управления и настройки | Стандартная система – одна или несколько поворотных ручек, рычагов или кнопок | Есть ЖК-экран, больше кнопок |
| Контроль выходной мощности | Менее точный (к примеру, установка рычага напротив нужного показателя шкалы) | Более точный (можно ввести значение вручную или хотя бы контролировать его на ЖК-дисплее) |
| Система ограничения тока | Одноразовые предохранители (быстро срабатывают, но их нужно заменять) | Электронный ограничитель (иногда срабатывает медленнее предохранителей, особенно у бюджетных моделей, зато не нуждается в замене) |
| Автоматизация управления | Нет | Есть (можно настроить по своему усмотрению под конкретную задачу и не «крутить ручки» каждый раз) |
| Система аварийного оповещения | Есть, но нечасто | Есть, но не всегда |
| Цена | Ниже | Выше |
Важно! Встречаются цифровые регуляторы, сочетающие электронный ограничитель тока с предохранителями.
Такие устройства считаются самыми безопасными и надежными, но их эксплуатация связана с дополнительными расходами – нужно покупать новые предохранители после срабатывания старых.
Такие устройства считаются самыми безопасными и надежными, но их эксплуатация связана с дополнительными расходами – нужно покупать новые предохранители после срабатывания старых.Домашний или профессиональный?
Все регуляторы мощности можно разделить на 2 условные группы – для бытового и для профессионального использования. Устройство надо выбирать в зависимости от целей. Радиолюбителю, который на досуге включает паяльник, профессиональный прибор не нужен – это просто лишние расходы.
Встраиваемый или комплектный?
Чтобы пользоваться встраиваемым регулятором, необходим электромонтажный шкаф (или просто металлическая коробка подходящих размеров). Без этой «обвязки» с устройством неудобно работать. Если такого шкафа дома нет, то лучше покупать комплектную модель – она ставится на пол или вешается на стену, после чего можно пользоваться прибором без долгой настройки.
Встраиваемый регулятор мощности
Мощность
Мощность устройства надо подбирать в соответствии с задачами:
- максимальной мощности в 10 000 W будет достаточно не только для бытовых целей, но и для использования на производстве;
- 4 000 W хватает практически всем бытовым приборам;
- менее 2 000 W – такие устройства подходят только для управления освещением (лампы, светильники, приборная панель авто и т. д.) и для маломощных электроприборов.
д.) и для маломощных электроприборов.Система защиты
У хорошего регулятора мощности есть защита от:
- коротких замыканий;
- «слипания» и «потери» фаз;
- перегрузки и перегрева.
Защита от короткого замыкания – это слабость большинства дешевых устройств. Формально она есть, но срабатывает не очень быстро. Иногда прибор успевает выйти из строя прежде, чем сработает защита. Поэтому при нестабильном напряжении (когда риск короткого замыкания реален) стоит переплатить и выбрать регулятор мощности с хорошей защитой, основанной на электронном ограничителе.
Важно! Многие модели европейского производства работают на усовершенствованных предохранителях. Они быстро срабатывают и очень надежны. Проблема в том, что новый предохранитель стоит несколько десятков долларов.
СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА
Для этих целей и служат, ставшие в последнее время очень популярными — ШИМ (широтно-импульсно модулируемые) регуляторы. Схема универсальная — она же и регулятор оборотов мотора, и яркости ламп, и силы тока в зарядном устройстве.Схема ШИМ регулятора
Указанная схема отлично работает, печатная плата прилагается.
Без переделки схемы напряжение можно поднимать до 16 вольт. Транзистор ставить в зависимости от мощности нагрузки.
Можно собрать ШИМ регулятор и по такой электрической схеме, с обычным биполярным транзистором:
А при необходимости, вместо составного транзистора КТ827 поставить полевой IRFZ44N, с резистором R1 — 47к. Полевик без радиатора, при нагрузке до 7 ампер, не греется.
Работа ШИМ регулятора
Таймер на микросхеме NE555 следит за напряжением на конденсаторе С1, которое снимает с вывода THR. Как только оно достигнет максимума — открывается внутренний транзистор. Который замыкает вывод DIS на землю.
При этом на выходе OUT появляется логический ноль. Конденсатор начинает разряжаться через DIS и когда напряжение на нем станет равно нулю — система перекинется в противоположное состояние — на выходе 1, транзистор закрыт. Конденсатор начинает снова заряжаться и все повторяется вновь.
Заряд конденсатора С1 идет по пути: «R2->верхнее плечо R1 ->D2«, а разряд по пути: D1 -> нижнее плечо R1 -> DIS. Когда вращаем переменный резистор R1, у нас меняются соотношения сопротивлений верхнего и нижнего плеча. Что, соответственно, меняет отношение длины импульса к паузе. Частота задается в основном конденсатором С1 и еще немного зависит от величины сопротивления R1. Меняя отношение сопротивлений заряда/разряда — меняем скважность. Резистор R3 обеспечивает подтяжку выхода к высокому уровню — так так там выход с открытым коллектором. Который не способен самостоятельно выставить высокий уровень.
Рекомендации по сборке и настройке
Диоды можно ставить любые, конденсаторы примерно такого номинала, как на схеме.
Отклонения в пределах одного порядка не влияют существенно на работу устройства. На 4.7 нанофарадах, поставленных в С1, например, частота снижается до 18кГц, но ее почти не слышно. Если после сборки схемы греется ключевой управляющий транзистор, то скорее всего он полностью не открывается. То есть на транзисторе большое падение напряжения (он частично открыт) и через него течет ток. В результате рассеивается большая мощность, на нагрев. Желательно схему параллелить по выходу конденсаторами большой емкости, иначе будет петь и плохо регулировать. Чтобы не свистел — подбирайте С1, свист часто идет от него. В общем область применения очень широкая, особенно перспективным будет её использование в качестве регулятора яркости мощных светодиодных ламп, LED лент и прожекторов, но про это в следующий раз. Статья написана при поддержке ear, ur5rnp, stalker68. Форум по широтно-импульсным регуляторам
Форум по обсуждению материала СХЕМА ШИМ РЕГУЛЯТОРА
SMD ПРЕДОХРАНИТЕЛИ
Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.
Пользовательское голосование
А какой регулятор мощности бы вы выбрали или посоветовали?
Wenfu GT10000W-SL
0.00% ( 0 )
YXD Wish 10000W
0.00% ( 0 )
Wenfu ST-BTA41
0.00% ( 0 )
Wenfu GT10000W
14.29% ( 1 )
SNDY SNT4000W
0.00% ( 0 )
CHMAWAY 4000W
0.00% ( 0 )
YXD Wish X4CN
28.57% ( 2 )
RQG 4000W
14.29% ( 1 )
YXD Wish ACMC100-1
0.00% ( 0 )
SHENGKU VR-AC220V
14.29% ( 1 )
Aokin W205
0.00% ( 0 )
Goodland DC12-24V
0.00% ( 0 )
Foocle FLS820
14.29% ( 1 )
Vyeofar VF30A-RF
0.00% ( 0 )
HWAYEH DC10-60V
14.29% ( 1 )
Luyu LV-2.4G-4054
0.00% ( 0 )
Последние новости туризма на сегодня 2022
Отдых и Туризм — Новости туризма 2022
Февраль 12, 2022 8 комментариев
С чем у любого туриста ассоциируется Хорватия? В первую очередь — отличная экология, чистейшее лазурного цвета Адриатическое море и невероятно живописные берега.
..
Февраль 1, 2022
Февраль 1, 2022
Февраль 1, 2022
Февраль 2, 2022
Правильное питание
Хотя общая идея заключается в том, что замороженные фрукты не несут никакой пользы для здоровья, многочисленные доказательства противоречат…
Ноябрь 19, 2021 17 комментариев
Ноябрь 19, 2021 10 комментариев
Ноябрь 19, 2021 20 комментариев
Общество
Ноябрь 19, 2021 7 комментариев
Найти идеальный подарок на Новый год для близких и друзей — непростая задача.
Если нет уверенности в правильности своего решения, то может…
Ноябрь 19, 2021 20 комментариев
Ноябрь 19, 2021 4 комментария
Cпорт отдых туризм
Ноябрь 20, 2021 16 комментариев
Занять всю семью непросто.
И что ж, нужно время, чтобы постоянно придумывать новые…
Бизнес
Ноябрь 20, 2021 2 комментария
Во французском языке существительное menu имеет два совершенно разных…
Спорт
Ноябрь 21, 2021 8 комментариев
Если вы все-таки решились на покупку первого сноуборда, при выборе однозначно не стоит…
Бесщеточный двигатель постоянного тока— странное сравнение полевых МОП-транзисторов для ESC
\$\начало группы\$
Я разрабатываю ESC (электронный регулятор скорости) для двигателя BLDC мощностью 3500 Вт, 85 А и 44 В.
Во-первых, выбрать полевой МОП-транзистор, что должно быть несложно.
Сначала я нашел IRFS7534, у которого 1,6 МОм R DS(on) и 255 ампер. Я просмотрел его семейство и нашел IRFS7530, который имеет 1,15 МОм R DS(on) и 338 ампер.
Но по какой-то причине большинство продавцов на AliExpress заявляют, что IRFS7534 выдерживает больший ток, чем IRFS7530, что в даташите наоборот.
Я продолжаю поиск и вижу некоторые ESC от производителей и вижу, что они используют NTMFS5C612L (5C612) для краткости. И снова просматриваю его семейство и вижу, что его брат (5С604) лучше во всем от R DS(on) до Q charge.
Но это самое непонятное. Mouser говорит, что 5C604 не рекомендуется для новых конструкций, в то время как 5C612 является новым и рекомендуется. Также я обнаружил, что 5C604 вдвое дешевле 5C612.
Не знаю теперь, что выбрать: 5С612, которому больше доверяют, или 5С604, что лучше на бумаге?
- МОП-транзистор
- бесщеточный двигатель постоянного тока
- двигатель-контроллер
\$\конечная группа\$
9
\$\начало группы\$
Продолжаю искать и вижу несколько ESC от производителей и вижу что для краткости они используют NTMFS5C612L (5C612).
Но это самое непонятное. Mouser говорит, что 5C604 не рекомендуется для новых конструкций, в то время как 5C612 является новым и рекомендуется. Также, Я обнаружил, что 5C604 вдвое дешевле 5C612.
И снова я смотрю на свою семью
и видим, что его брат (5C604) лучше во всем от RDS(on)
к зарядке Q.Производитель, вероятно, выбрал самый дешевый полевой транзистор, который справился бы с задачей. Возможно, они получили хорошую скидку на более старую деталь или у них все еще есть запасы, сделанные много лет назад. Когда они закончатся, вы можете увидеть более новую деталь в следующем производственном цикле.
При выборе детали для собственной разработки учитывайте характеристики вам нужен и (что особенно важно в наши дни) наличие детали и возможных заменителей.
Я разрабатываю ESC (электронный регулятор скорости) для двигателя BLDC. который составляет 3500 Вт, 85 А и 44 В… Сначала я нашел IRFS7534, который имеет 1,6 МОм RDS(вкл) и 255 ампер.
