Что такое регулятор оборотов двигателя 12В. Как работает регулятор оборотов. Какие бывают типы регуляторов оборотов. Где применяются регуляторы оборотов двигателей 12В. Как выбрать подходящий регулятор оборотов.
Что такое регулятор оборотов двигателя 12В
Регулятор оборотов двигателя 12В — это электронное устройство, которое позволяет изменять скорость вращения электродвигателя постоянного тока, работающего от напряжения 12 вольт. Основные функции регулятора оборотов:
- Плавное изменение скорости вращения двигателя
- Поддержание заданной скорости при изменении нагрузки
- Защита двигателя от перегрузок и скачков напряжения
- Обеспечение плавного пуска и торможения двигателя
Принцип работы регулятора оборотов
Как работает регулятор оборотов двигателя 12В? Основной принцип — изменение среднего значения напряжения, подаваемого на двигатель. Это достигается за счет широтно-импульсной модуляции (ШИМ):
- На двигатель подаются короткие импульсы напряжения
- Изменяя длительность импульсов, регулируется среднее напряжение
- Чем длиннее импульсы, тем выше среднее напряжение и скорость
- Чем короче импульсы, тем ниже напряжение и скорость вращения
Таким образом, при неизменной частоте импульсов изменяется их скважность, что позволяет плавно регулировать обороты двигателя.
Основные типы регуляторов оборотов 12В
Существует несколько основных типов регуляторов оборотов двигателей 12В:
1. Аналоговые регуляторы
Простые и недорогие устройства на основе переменных резисторов или потенциометров. Позволяют плавно изменять напряжение на двигателе. Недостаток — низкий КПД из-за рассеивания энергии на резисторе.
2. ШИМ-регуляторы
Наиболее распространенный тип. Используют широтно-импульсную модуляцию для управления скоростью. Отличаются высоким КПД и плавностью регулировки. Бывают с обратной связью и без.
3. Частотные регуляторы
Изменяют частоту питающего напряжения для регулировки скорости. Применяются в основном для управления бесколлекторными двигателями постоянного тока.
Где применяются регуляторы оборотов 12В
Регуляторы оборотов двигателей 12В находят широкое применение в различных областях:
- Электроинструменты (дрели, шуруповерты, лобзики)
- Автомобильная электроника (вентиляторы, стеклоподъемники)
- Бытовая техника (кухонные комбайны, миксеры)
- Модели и игрушки с электродвигателями
- Промышленные приводы и механизмы
- Лабораторное и медицинское оборудование
Преимущества использования регуляторов оборотов
Применение регуляторов оборотов двигателей 12В дает ряд существенных преимуществ:
- Экономия электроэнергии за счет оптимизации работы двигателя
- Увеличение срока службы двигателя благодаря плавным пускам
- Повышение точности и качества выполняемых работ
- Снижение уровня шума при работе оборудования
- Возможность автоматизации технологических процессов
Как выбрать регулятор оборотов двигателя 12В
При выборе регулятора оборотов необходимо учитывать следующие параметры:
- Мощность двигателя — регулятор должен быть рассчитан на соответствующий ток
- Диапазон регулирования скорости — какой минимальной и максимальной скорости нужно достичь
- Наличие функций защиты — от перегрузки, короткого замыкания и т.д.
- Способ управления — ручной или автоматический
- Наличие обратной связи для стабилизации скорости
Правильно подобранный регулятор обеспечит оптимальную работу двигателя и долгий срок службы всей системы.
Схемы регуляторов оборотов своими руками
Для радиолюбителей существует возможность собрать простой регулятор оборотов двигателя 12В самостоятельно. Рассмотрим несколько популярных схем:
Простейшая схема на потенциометре
Самая простая схема регулятора состоит из переменного резистора, включенного последовательно с двигателем. Недостаток — низкий КПД и нагрев резистора.
ШИМ-регулятор на микросхеме NE555
Популярная схема на основе таймера NE555. Позволяет получить ШИМ-сигнал для управления двигателем. Преимущества — простота и доступность компонентов.
Регулятор с обратной связью
Более сложная схема с использованием операционных усилителей. Обеспечивает стабилизацию скорости при изменении нагрузки на валу двигателя.
При самостоятельной сборке регулятора важно соблюдать меры безопасности и правила работы с электрическими схемами.
Особенности эксплуатации регуляторов оборотов
При использовании регуляторов оборотов двигателей 12В следует учитывать некоторые особенности:
- Не превышать максимально допустимый ток регулятора
- Обеспечить хорошее охлаждение силовых элементов схемы
- Защитить регулятор от попадания влаги и пыли
- Периодически проверять надежность электрических соединений
- Избегать резких изменений скорости вращения двигателя
Соблюдение этих правил позволит продлить срок службы регулятора и обеспечить его надежную работу.
Подборка схем регулятора оборотов двигателя постоянного тока
Главная » Бытовая электроника » Подборка схем регулятора оборотов двигателя постоянного тока
Регулировать скорость вращения маломощного коллекторного электродвигателя можно путем подключения постоянного резистора в цепь питания. Но данный вариант создает очень низкий КПД, и к тому же отсутствует возможность осуществлять плавное изменение скорости вращения. Ниже рассмотрим четыре варианта регулятора оборотов двигателя постоянного тока лишенных этих недостатков.
Данные схемы так же можно с успехом использовать и для изменения яркости свечения 12 вольтовых ламп накаливания.
Описание 4 схем регуляторов оборотов электродвигателя
Первая схема
ШИМ регулятор оборотов двигателя. На однопереходном транзисторе VT1 (КТ117А) реализован генератор пилообразного напряжения (частота 150 Гц). Операционный усилитель DA1 (К140УД7) играет роль компаратора, создающего ШИМ, поступающий на базу транзистора VT2 (КТ817Б).
Изменение скорости вращения двигателя осуществляется с помощью переменного резистора R5, который меняет длительность импульсов. Так как, амплитуда ШИМ постоянна и равна напряжению питания электродвигателя, двигатель не остановиться даже при очень малой скорости вращения.
Вторая схема
Эта схема схожа с предыдущей, но в роли задающего генератора использован дополнительный операционный усилитель DA1 (К140УД7).
Этот ОУ работает как генератор напряжения вырабатывающий импульсы треугольной формы и имеющий частоту 500 Гц. Переменным резистором R7 выставляют частоту вращения электродвигателя.
Третья схема
Эта схема своеобразная и построена на популярном таймере NE555. Задающий генератор работает с частотой 500 Гц. Ширину импульсов, а следовательно, и частоту вращения двигателя возможно изменять в диапазоне от 2 % до 98 %.
Четвертая схема
Слабым местом во всех вышеприведенных схемах является то, что в них нет элемента стабилизации частоты вращения при увеличении или уменьшении нагрузки на валу двигателя.
Решить эту проблему можно с помощью следующей схемы:
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
Как и большинство похожих регуляторов, схема этого регулятора имеет задающий генератор напряжения, вырабатывающий импульсы треугольной формы, частота которых составляет 2 кГц. Суть схемы — присутствие положительной обратной связи (ПОС) через элементы R12, R11, VD1, C2 и DA1.4, которая стабилизирует частоту вращения вала электродвигателя при увеличении или уменьшении нагрузки.
При налаживании схемы с определенным двигателем, сопротивлением R12 выбирают такую глубину ПОС, при которой еще не происходят автоколебания частоты вращения при изменении нагрузки.
Детали регуляторов вращения электродвигателей
В данных схемах можно использовать следующие детали: транзистор КТ817Б — КТ815, КТ805; КТ117А можно заменить на КТ117Б-Г или 2N2646; Операционный усилитель К140УД7 на К140УД6, КР544УД1, ТL071, TL081; таймер NE555 — С555, КР1006ВИ1; микросхему TL074 — TL064, TL084, LM324.
При использовании более мощной нагрузки, ключевой транзистор КТ817 можно поменять мощным полевым транзистором, например, IRF3905 или ему подобным.
Блок питания 0…30В/3A
Набор для сборки регулируемого блока питания…
Подробнее
Categories Бытовая электроника Tags Двигатель
Отправить сообщение об ошибке.
Регулятор оборотов двигателя постоянного тока 12в без потери мощности
Зачем они нужны
Множество бытовых приборов и электроинструментов не обходятся без коллекторного электродвигателя. Такая популярность подобного электродвигателя обусловлена универсальностью.
Для коллекторного электродвигателя может использование питание от тока постоянного или переменного напряжения. Дополнительным преимуществом является эффективный пусковой момент. При этом работа от постоянного или переменного тока электродвигателя сопровождается высокой частотой оборотом, что подходит далеко не всем пользователям.
Чтобы обеспечить более плавный пуск и иметь возможность настраивать частоту вращения, используется регулятор оборотов. Простой регулятор вполне можно изготовить своими руками.
Но прежде чем будет обсуждаться схема, сначала нужно разобраться в коллекторных двигателях.
Коллекторные электродвигатели
Конструкция любого коллекторного двигателя включает несколько основных элементов:
- Коллектор,
- Щетки,
- Ротор,
- Статор.
Работа стандартного коллекторного электродвигателя основана на следующих принципах.
- Осуществляется подача тока от источника напряжения 220в. Именно 220 Вольт является стандартным напряжением бытовой сети. Для большинства приборов с электромоторами более 220 Вольт не требуется. Причем подача тока идет на ротор и статор, которые соединяются один с другим.
- В результате подачи тока от источника 220в образуется поле магнитное.
- Под воздействием магнитного напряжения начинается вращение ротора.
- Щетки осуществляют передачу напряжения непосредственно на ротор устройства.
Причем щетки обычно изготавливают на основе графита. - Когда направление тока в роторе или статоре меняется, вал вращается в обратную сторону.
Причем щетки обычно изготавливают на основе графита.Кроме стандартных коллекторных электродвигателей, существуют другие агрегаты:
- Электромотор последовательного возбуждения. Их устойчивость к перегрузкам более внушительная. Часто встречаются в бытовых электроприборах,
- Устройства параллельного возбуждения. У них сопротивление не отличается большими показателями, количество витков существенно больше, чем у аналогов,
- Однофазный электромотор. Его очень легко изготовить своими руками, мощность на приличном уровне, а вот коэффициент полезного действия оставляет желать лучшего.
Как изготовить своими руками?
Существуют различные варианты схем регулировки. Приведём один из них более подробно.
Вот схема его работы:
Первоначально, это устройство было разработана для регулировки коллекторного двигателя на электротранспорте. Речь шла о таком, где напряжение питания составляет 24 В, но эта конструкция применима и для других двигателей.
Слабым местом схемы, которое было определено при испытаниях её работы, является плохая пригодность при очень больших значениях силы тока. Это связано с некоторым замедлением работы транзисторных элементов схемы.
Рекомендуется, чтобы ток составлял не более 70 А. В этой схеме нет защиты по току и по температуре, поэтому рекомендуется встроить амперметр и контролировать силу тока визуально. Частота коммутации составит 5 кГц, она определяется конденсатором C2 ёмкостью 20 нф.
При изменении силы тока, эта частота может изменяться между 3 кГц и 5 кГц. Переменный резистор R2 служит для регулировки тока. При использовании электродвигателя в бытовых условиях, рекомендуется использовать регулятор стандартного типа.
При этом, рекомендуется подобрать величину R1 таким образом, чтобы правильно настроить работу регулятора. С выхода микросхемы, управляющий импульс поступает на двухтактный усилитель на транзисторах КТ815 и КТ816, далее идёт уже на транзисторы.
Печатная плата имеет размер 50 на 50 мм и изготавливается из одностороннего стеклотекстолита:
На этой схеме дополнительно указаны 2 резистора по 45 ом.
Это сделано для возможного подключения обычного компьютерного вентилятора для охлаждения прибора. При использовании в качестве нагрузки электродвигателя, необходимо схему заблокировать блокирующим (демпферным) диодом, который по своим характеристикам соответствует удвоенному значению тока нагрузки и удвоенному значению питающего напряжения.
Работа устройства при отсутствии такого диода может привести к поломке вследствие возможного перегрева.
При этом, диод нужно будет поместить на теплоотвод. Для этого, можно воспользоваться металлической пластиной, которая имеет площадь 30 см2.
Регулирующие ключи работают так, что потери мощности на них достаточно малы. В
оригинальной схеме, был использован стандартный компьютерный вентилятор. Для его подключения использовалось ограничительное сопротивление 100 Ом и напряжение питания 24 В.
Собранное устройство выглядит следующим образом:
При изготовлении силового блока (на нижнем рисунке), провода должны быть присоединены таким образом, чтобы было минимум изгибов тех проводников по которым проходят большие токи.
Мы видим, что изготовление такого прибора требует определённых профессиональных знаний и навыков. Возможно, в некоторых случаях имеет смысл воспользоваться покупным устройством.
Регуляторы оборотов
Теперь возвращаемся к теме регулятора оборотов. Все доступные сегодня схемы можно разделить на две большие категории:
- Стандартная схема регулятора оборотов,
- Модифицированные устройства контроля оборотов.
Разберемся в особенностях схем подробнее.
Стандартные схемы
Стандартная схема регулятора коллекторного электромотора имеет несколько особенностей:
- Изготовить динистор не составит труда. Это важное преимущество устройства,
- Регулятор отличается высокой степенью надежности, что положительно сказывается в течение его периода эксплуатации,
- Позволяет комфортно для пользователя менять обороты двигателя,
- Большинство моделей основаны на тиристорном регуляторе.
Если вас интересует принцип работы, то такая схема выглядит довольно просто.
- Заряд тока от источника 220 Вольт идет к конденсатору.
- Далее идет напряжение пробоя динистора через переменный резистор.
- После этого происходит непосредственно сам пробой.
- Симистор открывается. Этот элемент несет ответственность за нагрузку.
- Чем выше окажется напряжение, чем чаще будет происходить открытие симистора.
- За счет подобного принципа работы происходит регулировка оборотов электродвигателя.
- Наибольшая доля подобных схем регулировки электродвигателя приходится на импортные бытовые пылесосы.
- Но при использовании стандартной схемы регулятора оборотов важно понимать, что он обратной связью не обладает. И если с нагрузкой произойдут изменения, обороты электродвигателя придется настраивать.
Модифицированная схема
Прогресс не стоит на месте. Несмотря на удовлетворительные характеристики стандартной схемы регулятора оборотов двигателя, усовершенствования никому еще не навредили.
Наиболее часто применяемыми схемами являются две:
- Реостатная. Из названия становится очевидно, что здесь основой выступает реостатная схема. Такие регуляторы высокоэффективные при смене количества оборотов электродвигателя. Высокие показатели эффективности объясняются использованием силовых транзисторов, отбирающих часть напряжения. Так меньшее количество тока из источника 220 Вольт поступает на двигатель, ему не приходится работать с большой нагрузкой. При этом схема имеет определенный недостаток большое количество выделяемого тепла. Чтобы регулятор работал длительное время, для электроинструмента потребуется активное постоянное охлаждение,
- Интегральная. Для работы интегрального устройства регулирования используется интегральный таймер, который отвечает за нагрузку на электродвигатель. Здесь могут быть задействованы всевозможные транзисторы. Это обусловлено наличием микросхемы в конструкции с большими параметрами выходного тока. При нагрузке менее 0,1 Ампер, все напряжение идет непосредственно на микросхему, обходя транзисторы. Чтобы регулятор работал эффективно, на затворе требуется наличие напряжения в 12 Вольт. Из этого вытекает, что электрическая цепь и напряжение питания обязаны отвечать данному диапазону.
Из названия становится очевидно, что здесь основой выступает реостатная схема. Такие регуляторы высокоэффективные при смене количества оборотов электродвигателя. Высокие показатели эффективности объясняются использованием силовых транзисторов, отбирающих часть напряжения. Так меньшее количество тока из источника 220 Вольт поступает на двигатель, ему не приходится работать с большой нагрузкой. При этом схема имеет определенный недостаток большое количество выделяемого тепла. Чтобы регулятор работал длительное время, для электроинструмента потребуется активное постоянное охлаждение,
Из этого вытекает, что электрическая цепь и напряжение питания обязаны отвечать данному диапазону.ШИМ-регулятор оборотов электродвигателей коллекторного типа
Для регулировки частоты вращения маломощных электродвигателей коллекторного типа обычно применяют резистор, который включают последовательно с двигателем. Но такой способ включения обеспечивает очень низкий КПД, а самое главное не позволяет осуществлять плавную регулировку оборотов (найти переменный резистор достаточной мощности на несколько десятков Ом совсем не просто). А самый главный недостаток такого способа, это то, что иногда происходит остановка ротора при снижении напряжения питания.
ШИМ-регуляторы, речь о которых пойдет в этой статье, позволяют осуществлять плавную регулировку оборотов без перечисленных выше недостатков. Помимо этого ШИМ-регуляторы так же можно применять и для регулировки яркости ламп накаливания.
Рис.1.
На рис.1 приведена схема одного из таких ШИМ-регуляторов.
Полевой транзистор VT1 является генератором пилообразного напряжения (с частотой повторения 150 Гц), а операционный усилитель на микросхеме DA1 работает как компаратор, формирующий ШИМ-сигнал на базе транзистора VT2. Частота вращения регулируется переменным резистором R5, изменяющим ширину импульсов. Благодаря тому, что их амплитуда равна напряжению питания, электродвигатель не будет «тормозить», а кроме этого можно добиться более медленного вращения, чем в обычном режиме.
Рис.2.
Схема ШИМ регуляторов на рис.2 аналогична предыдущей, но задающий генератор здесь выполнен на операционном усилителе (ОУ) DA1. Этот ОУ функционирует в роли генератора импульсов напряжения треугольной формы с частотой повторения 500 Гц. Переменный резистор R7 позволяет осуществлять плавную регулировку вращения.
Рис.3.
На рис.3. представлена весьма интересная схема регулятора. Этот ШИМ регулятор выполнен на интегральном таймере NE555. Задающий генератор имеет частоту повторения 500 Гц.
Длительность импульсов, а, следовательно, и частоту вращения ротора электродвигателя можно регулировать в диапазоне от 2 до 98 % периода повторения. Выход генератора ШИМ регулятора на таймере NE555 подключен к усилителю тока, выполненному на транзисторе VT1 и собственно управляет электродвигателем М1.
Главным недостатком схем рассмотренных выше является отсутствие элементов стабилизации частоты вращения вала при изменении нагрузки. А вот следующая схема, показанная на рис.4., поможет решить эту проблему.
Рис.4.
Данный ШИМ регулятор как и большинство аналогичных устройств, имеет задающий генератор импульсов напряжения треугольной формы (частота повторения 2 кГц), выполненный на DA1.1.DA1.2, компаратор на DA1.3, электронный ключ на транзисторе VT1, а также регулятор скважности импульсов, а по сути частоты вращения электродвигателя — R6. Особенностью схемы является наличие положительной обратной связи посредством резисторов R12, R11, диода VD1,конденсатора C2, и DA1.
4, которая обеспечивает постоянную частоты вращения вала электродвигателя при изменении нагрузки. При подключении ШИМ регулятора к конкретному электродвигателю при помощи резистора R12 производится регулировка глубины ПОС, при которой не возникает автоколебаний частоты вращения при увеличении или уменьшении нагрузки на вал двигателя.
Элементная база. В приведенных в статье схемах можно использовать следующие аналоги деталей: транзистор КТ117А можно заменить на КТ117Б-Г или как вариант на 2N2646; КТ817Б — КТ815, КТ805; микросхему К140УД7 на К140УД6, или КР544УД1, ТL071, TL081; таймер NE555 на С555, или КР1006ВИ1; микросхему TL074 на TL064, или TL084, LM324. Если необходимо подключить к ШИМ-регулятору более мощную нагрузку ключевой транзистор КТ817 необходимо заменить более мощным полевым транзистором, как вариант, IRF3905 или подобным. Указанный транзистор способен пропускать токи до 50А.
Подготовлено по материалам статьи: А.В.
Тимошенко, Радіоаматор №4, 2008г.
Оцените статью Рейтинг 3.67 (21 Голос)
Регуляторы скорости двигателя постоянного тока — Grainger Industrial Supply
47 изделий
Эти регуляторы регулируют скорость двигателя постоянного тока. Они управляют регулируемыми скоростями разгона и торможения и защищают двигатель от внезапных скачков напряжения. Устройства с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) регулируют импульсы напряжения для регулирования скорости. Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) преобразует переменное напряжение в постоянное и обеспечивает регулирование скорости. Эти регуляторы скорости используются с двигателями постоянного тока с постоянными магнитами или с параллельными обмотками, а также с редукторными двигателями постоянного тока в устройствах с постоянным или уменьшающимся крутящим моментом, таких как конвейеры, упаковочное оборудование и центрифуги.
Эти элементы управления регулируют скорость двигателя постоянного тока. Они управляют регулируемыми скоростями разгона и торможения и защищают двигатель от внезапных скачков напряжения.
Устройства с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) регулируют импульсы напряжения для регулирования скорости. Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) преобразует переменное напряжение в постоянное и обеспечивает регулирование скорости. Эти регуляторы скорости используются с двигателями постоянного тока с постоянными магнитами или с параллельными обмотками, а также с редукторными двигателями постоянного тока в устройствах с постоянным или уменьшающимся крутящим моментом, таких как конвейеры, упаковочное оборудование и центрифуги.
Open
| . Загрузка … | |||||||
Загрузка . .. | |||||||
| Загрузка … | |||||||
| Нагрузка … |
Скорость — NEMA 4X
9003| Loading… | |||||||
| Loading… | |||||||
| Loading… |
Open
Загрузка . .. | |||||||||||||||
| Загрузка … | |||||||||||||||
| Нагрузка | … | ||||||||||||||
| .0028 | |||||||||||||||
| Loading… | |||||||||||||||
| Loading… | |||||||||||||||
| Loading… | |||||||||||||||
| Loading… | |||||||||||||||
| Loading… | |||||||||||||||
| Loading… | |||||||||||||||
| Loading… | |||||||||||||||
| Loading… | |||||||||||||||
| Loading… | |||||||||||||||
| Loading… | |||||||||||||||
| Loading… | |||||||||||||||
| Loading… | |||||||||||||||
| Загрузка… |
Прилагается – NEMA 1
..
..
