Регуляторы оборотов коллекторных двигателей: Регулятор оборотов коллекторного двигателя без потери мощности

Содержание

Регулятор оборотов коллекторного двигателя с обратной связью

Плата регулятор оборотов без потери мощности для двигателей от стиральных машин, controller TDA1085 

Полностью собранная настроенная и проверенная плата регулировки оборотов двигателей от стиральных машин без потери мощности для двигателей мощностью до 1000 Вт. Плата собрана на оригинальном контроллере TDA1085C? а не его дешевых аналогах/ Установлен мощный симистор с током до 40 А что обеспечивает большой запас устройства по мощности. Данная плата служит для управления коллекторным двигателем который оснащен таходатчиком или датчиком холла. Такие двигатели установлены на современные стиральные машины Indesit, Samsung, LG и других. Регулятор позволяет изменять скорость вращения вала двигателя с поддержанием мощности в пределах от 0 до15000 оборотов вминуту. Скорость вращения двигателя отслеживается тахогенератором. 

Видео обзор платы регулятора оборотов с обратной связью:

Плата обеспечивает поддержку оборотов без потери мощности даже на минимальных оборотах двигателя!

Так как двигатели от стиральных машин обладают высокой надежностью, и достаточно доступны по цене,при этом у многих просто лежат дома без дела от сломанной стиральной машины, то их широко применяют для изготовления различных станков и приспособлений: точильных станков, токарных и даже фрезерных станков, сверлильных станков, медогонок, гончарных кругов, и другого оборудования.

Плата не только регулирует обороты, но и надежно поддерживает их при появлении нагрузки на валу!

На плате установлены подстроечные резисторы для настройки:

— Максимальных оборотов
— Скорости набора оборотов при вращении потенциометра
— Скорости реакции платы на появление нагрузки на валу

— Подстройки и синхронизации работы таходатчика

Комплектация платы регулятора оборотов:

1. Спаянная, настроенная и проверенная плата регулятора оборотов.
2. Переменный резистор с пластиковой ручкой.
3. Клавишный переключатель включения контроллера.
4. Клавишный переключатель направления вращения (Для реверса).
5. Светодиод индикации.
6. Запасной предохранитель.
7. Краткое описание.

Есть в наличии комплект платы регулятора оборотов со всеми необходимыми проводами. Помимо самой платы в комплект входит:

  1. Сетевой шнур для подключения питания длинной 1 метр.
  2. Провод для подключения таходатчика длинной 1 метр
  3. Провода для подключения двигателя с распаянным тумблером реверса. От тумблера до двигателя 1 метр
  4. Светодиод с проводом 20 см.
  5. Тумблер включения с проводом 20 см.
  6. Резистор регулятора оборотов с с проводами 20 см.
  7. Запасной предохранитель и краткое описание прилагаются

Стоимость платы регулятора оборотов с комплектом проводов составит 800 грн. Если вам необходим такой комплект, то  обязательно сообщите об этом по телефону и напишите в комментарии к заказу.

Техника безопасности при работе с регулятором
Для того чтобы избежать поражения электрическим током при обращении с регулятором оборотов, соблюдайте основные меры безопасности:
— Никогда не прикасайтесь к подключенной к сети 220v плате руками.
— С осторожностью проводите настройку платы, при необходимости делайте это при помощи отвертки с прорезиненной ручкой.
— Будьте аккуратны с переменным резистором, на нем тоже присутствует напряжение в местах подключения к клемм и в местах соединения с проводами.
 — Настоятельно рекомендую сначала подключить двигатель и сетевой провод к плате, а затем уже подключать к сети 220V. — Желательно плату поместить в корпус, предусмотрев отверстия 

для вентиляции. Если корпус металлический обязательно его заземляем, вместе с двигателем.
— Не допускайте перегрева симистора, отслеживайте температуру путем на радиаторе. Температура не должна превышать 80°С. Не прикасайтесь к радиатору до отключения регулятора от сети.
— Помните, что в случае выхода симистора из строя, двигатель может выйди на максимальные обороты, поэтому установите кнопку аварийного отключения питания.

Ознакомится со схемой подключения данной платы к двигателю, а так же особенности подключения датчика Холла вы можете в статье перейдя по ссылке

Схема коммутации реверса двигателя:

Видео обзор подключения реверса к плате регулятора оборотов

 

 

коллекторный и асинхронный двигатели и варианты регулировки


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.

Принципиальная электросхема


Схема регулятор мотора на симисторе и U2008
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.

Полезное: Стоп-сигнал и указатель поворотов своими руками — схема и описание


Печатная плата

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.

Частотное регулирование

Ещё совсем недавно (10 лет назад) частотных регуляторов скорости двигателей на рынке было ограниченное количество, и стоили они довольно дорого. Причина — не было дешёвых силовых высоковольтных транзисторов и модулей.

Но разработки в области твердотельной электроники позволили вывести на рынок силовые IGBT-модули. Как следствие — массовое появление на рынке инверторных кондиционеров, сварочных инверторов, преобразователей частоты.

На данный момент частотное преобразование — основной способ регулирования мощности, производительности, скорости всех устройств и механизмов приводом в которых является электродвигатель.

Однако, преобразователи частоты предназначены для управления трёхфазными электродвигателями.

Однофазные двигатели могут управляться:

  • специализированными однофазными ПЧ
  • трёхфазными ПЧ с исключением конденсатора

Преобразователи для однофазных двигателей

В настоящее время только один производитель заявляет о серийном выпуске специализированного ПЧ для конденсаторных двигателей — INVERTEK DRIVES.

Это модель Optidrive E2

Для стабильного запуска и работы двигателя используются специальные алгоритмы.

При этом регулировка частоты возможна и вверх, но в ограниченном диапазоне частот, этому мешает конденсатор установленный в цепи фазосдвигающей обмотки, так как его сопротивление напрямую зависит от частоты тока:

f — частота тока

С — ёмкость конденсатора

В выходном каскаде используется мостовая схема с четырьмя выходными IGBT транзисторами:

Optidrive E2 позволяет управлять двигателем без исключения из схемы конденсатора, то есть без изменения конструкции двигателя — в некоторых моделях это сделать довольно сложно.

Преимущества специализированного частотного преобразователя:

  • интеллектуальное управление двигателем
  • стабильно устойчивая работа двигателя
  • огромные возможности современных ПЧ:
  • возможность управлять работой двигателя для поддержания определённых характеристик (давления воды, расхода воздуха, скорости при изменяющейся нагрузке)
  • многочисленные защиты (двигателя и самого прибора)
  • входы для датчиков (цифровые и аналоговые)
  • различные выходы
  • коммуникационный интерфейс (для управления, мониторинга)
  • предустановленные скорости
  • ПИД-регулятор

Минусы использования однофазного ПЧ:

Использование ЧП для трёхфазных двигателей

Стандартный частотник имеет на выходе трёхфазное напряжение. При подключении к ему однофазного двигателя из него извлекают конденсатор и соединяют по приведённой ниже схеме:

Геометрическое расположение обмоток друг относительно друга в статоре асинхронного двигателя составляет 90°:

Фазовый сдвиг трёхфазного напряжения -120°, как следствие этого — магнитное поле будет не круговое , а пульсирующее и его уровень будет меньше чем при питании со сдвигом в 90°.

В некоторых конденсаторных двигателях дополнительная обмотка выполняется более тонким проводом и соответственно имеет более высокое сопротивление.

При работе без конденсатора это приведёт к:

  • более сильному нагреву обмотки (срок службы сокращается, возможны кз и межвитковые замыкания)
  • разному току в обмотках

Многие ПЧ имеют защиту от асимметрии токов в обмотках, при невозможности отключить эту функцию в приборе работа по данной схеме будет невозможна

Читать также: Декоративная плазменная резка металла

Преимущества:

  • более низкая стоимость по сравнению со специализированными ПЧ
  • огромный выбор по мощности и производителям
  • более широкий диапазон регулирования частоты
  • все преимущества ПЧ (входы/выходы, интеллектуальные алгоритмы работы, коммуникационные интерфейсы)

Недостатки метода:

  • необходимость предварительного подбора ПЧ и двигателя для совместной работы
  • пульсирующий и пониженный момент
  • повышенный нагрев
  • отсутствие гарантии при выходе из строя, т.к. трёхфазные ПЧ не предназначены для работы с однофазными двигателями

Регулятор оборотов в двигателе нужен для совершения плавного разгона и торможения. Широкое распространение получили такие приборы в современной промышленности. Благодаря им происходит измерение скорости движения в конвейере, на различных устройствах, а также при вращении вентилятора. Двигатели с производительностью на 12 Вольт применяются в целых системах управления и в автомобилях.



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.

Устройство системы

Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.

  1. Ротор — это часть вращения, статор — это внешний по типу магнит.
  2. Щётки, которые произведены из графита — это главная часть скользящего контакта, через которую на вращающийся якорь и стоит подавать напряжение.
  3. Тахогенератор —это устройство, которое производит слежку за характеристикой вращения прибора. Если происходит нарушение в размеренности процесса вращения, то он корректирует поступающий в двигатель уровень напряжения, тем самым делая его наиболее плавным и медленным.
  4. Статор. Такая деталь может включать в себя не один магнит, а, к примеру, две пары полюсов. Вместе с этим на месте статических магнитов здесь будут находиться катушки электромагнитов. Совершать работу такое устройство способно как от постоянного тока, так и от переменного.

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя

В виде регуляторов оборотов электродвигателей 220 В и 380 В применяются особые частотные преобразователи. Такие устройства относят к высокотехнологическим, они и помогают совершить кардинальное преобразование характеристики тока (форму сигнала, а также частоту). В их комплектации имеются мощные полупроводниковые транзисторы, а также широтно-импульсный модулятор. Весь процесс осуществления работы устройства происходит с помощью управления специальным блоком на микроконтроллере. Изменение скорости во вращении ротора двигателей происходит довольно медленно.

Именно по этой причине частотные преобразователи применяются в нагруженных устройствах. Чем медленнее будет происходить процесс разгона, тем меньшая нагрузка будет совершена на редуктор, а также конвейер. Во всех частотниках можно найти несколько степеней защиты: по нагрузке, току, напряжению и другим показателям.

Некоторые модели частотных преобразователей совершают питание от однофазового напряжения (оно будет доходить до 220 Вольт), создают из него трехфазовое. Это помогает совершить подключение асинхронного мотора в домашних условиях без применения особо сложных схем и конструкций. При этом потребитель сможет не потерять мощность во время работы с таким прибором.

Зачем используют такой прибор-регулятор

Если говорить про двигатели регуляторов, то обороты нужны:

  1. Для существенной экономии электроэнергии. Так, не любому механизму нужно много энергии для выполнения работы вращения мотора, в некоторых случаях можно уменьшить вращение на 20−30 процентов, что поможет значительно сократить расходы на электроэнергию сразу в несколько раз.
  2. Для защиты всех механизмов, а также электронных типов цепей. При помощи преобразовательной частоты можно осуществлять определённый контроль за общей температурой, давлением, а также другими показателями прибора. В случае когда двигатель работает в виде определённого насоса, то в ёмкости, в которую совершается накачка воздуха либо жидкости, стоит вводить определённый датчик давления. Во время достижения максимальной отметки мотор попросту автоматически закончит свою работу.
  3. Для процесса плавного запуска. Нет особой необходимости применять дополнительные электронные виды оборудования — все можно осуществить при помощи изменения в настройках частотного преобразователя.
  4. Для снижения уровня расходов на обслуживание устройств. С помощью таких регуляторов оборотов в двигателях 220 В можно значительно уменьшить возможность выхода из строя приборов, а также отдельных типов механизмов.

Схемы, по которым происходит создание частотных преобразователей в электродвигателе, широко используются в большинстве бытовых устройств. Такую систему можно найти в источниках беспроводного питания, сварочных аппаратах, зарядках телефона, блоках питания персонального компьютера и ноутбука, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп для подсветки современных мониторов, а также ЖК-телевизоров.


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

Способы изменения оборотов двигателя

Регулировка оборотов любого трехфазного электродвигателя, используемого в подъемно-транспортной технике и оборудовании, позволяет добиться требуемых режимов работы точно и плавно, что далеко не всегда возможно, например, за счет механических редукторов. На практике используется семь основных методов коррекции скорости вращения, которые делятся на два ключевых направления:

  1. Изменение скорости магнитного поля в статоре. Достигается за счет частотного регулирования, переключения числа полюсных пар или коррекции напряжения. Следует добавить, что эти методы применимы для электродвигателей с короткозамкнутым ротором,
  2. Изменение величины скольжения. Этот параметр можно откорректировать за счет питающего напряжения, подключения дополнительного сопротивления в электрическую цепь ротора, применения вентильного каскада или двойного питания. Используется для моделей с фазным ротором.

Наиболее востребованными методами являются регулирование напряжения и частоты (за счет применения преобразователей), а также изменение количества полюсных пар (реализуется путем организации дополнительной обмотки с возможностью переключения).

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя 220в

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.

Данная схема регулятора оборотов коллекторного двигателя 220В оснащена мощным симистором BTA26-600, который необходимо установить на радиатор. Результатом этого является способность управлять нагрузкой до 4 кВт, что особенно важно для мощного электроинструмента.

Схема разработана для использования совместно с электроинструменами, например, дрель, электролобзик или угловая шлифовальная машина.

Схема регулятора мощности также может быть успешно использована для плавного регулирования мощности нагревательных приборов или использована в качестве диммера для ламп накаливания. Устройство не подходит для управления двигателями постоянного тока.

В регуляторе применена микросхема U2008. В качестве справки, следует отметить, что чип U2008 имеет в структуре модуль, обеспечивающий плавный пуск управляемого двигателя, модуль обнаружения перегрузки, а так же стабилизатор скорости вращения двигателя. Кроме того, в микросхеме интегрирован стабилизатор напряжения, прецизионный компаратор и источник опорного напряжения.

Диод VD1 (1N4007) играет роль однополупериодного выпрямителя, а резистор R5 ограничивает напряжение до безопасного значения. Конденсатор С1 фильтрует напряжение питания, С4 отвечает за так называемый плавный пуск. Резисторы R1, R3 и потенциометр R2 используются для определения величины мощности, подаваемой на нагрузку.

Благодаря применению резистора R7, подключенного непосредственно к фазному проводу, внутренняя схема U2008 управляет переключением симистора при переходе через ноль. Это в значительной степени сводит к минимуму уровень генерируемых помех.

Потенциометр R6 устанавливает максимальный угол включения симистора, то есть минимальное напряжение (и ток), подаваемое на нагрузку. На практике потенциометр R6 необходимо выставить таким образом, чтобы при крайнем левом положении R2 (минимум) получить минимальные обороты двигателя.

Монтаж является типичным и не должен вызвать проблем. Необходимо позаботиться о правильной полярности элементов и изолировать симистор от радиатора с помощью термостойкой прокладки. Устройство после сборки готово к работе, только необходимо осуществить вышеупомянутую простую регулировку.

Для этого необходимо подключить к регулятору нагрузку, например, двигатель или лампочку и установить потенциометры R2 и R6, в соответствии с потребностями. Потенциометром R2 можно плавно регулировать обороты, а потенциометром R6 задается начальный угол включения симистора, т. е. минимальное эффективное напряжение на нагрузке.

Внимание! Схема не имеет гальванической развязки с электросетью. Поэтому сборку и настройку необходимо производить при отключение от сети.

Скачать рисунок печатной платы регулятора (12,5 Kb, скачано: 2 995)

Однофазные асинхронные двигатели питаются от обычной сети переменного напряжения 220 В.

Наиболее распространённая конструкция таких двигателей содержит две (или более) обмотки – рабочую и фазосдвигающую. Рабочая питается напрямую, а дополнительная через конденсатор, который сдвигает фазу на 90 градусов, что создаёт вращающееся магнитное поле. Поэтому такие двигатели ещё называют двухфазные или конденсаторные.

Регулировать скорость вращения таких двигателей необходимо, например, для:

  • изменения расхода воздуха в системе вентиляции
  • регулирования производительности насосов
  • изменения скорости движущихся деталей, например в станках, конвеерах

В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума установки, установить необходимую производительность.

Способы регулирования

Рассматривать механические способы изменения скорости вращения, например редукторы, муфты, шестерёнчатые трансмиссии мы не будем. Также не затронем способ изменения количества полюсов обмоток.

Рассмотрим способы с изменением электрических параметров:

  • изменение напряжения питания двигателя
  • изменение частоты питающего напряжения

Регулирование напряжением

Регулирование скорости этим способом связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя – разностью между скоростью вращения магнитного поля, создаваемого неподвижным статором двигателя и его движущимся ротором:

n1 скорость вращения магнитного поля

n2– скорость вращения ротора

При этом обязательно выделяется энергия скольжения – из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя.

Данный способ имеет небольшой диапазон регулирования, примерно 2:1, а также может осуществляться только вниз – то есть, снижением питающего напряжения.

При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности.

Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой.

На практике для этого применяют различные схемы регуляторов.

Автотрансформаторное регулирование напряжения

Автотрансформатор – это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков. При этом нет гальванической развязки от сети, но она в данном случае и не нужна, поэтому получается экономия из-за отсутствия вторичной обмотки.

На схеме изображён автотрансформатор T1, переключатель SW1, на который приходят отводы с разным напряжением, и двигатель М1.

Регулировка получается ступенчатой, обычно используют не более 5 ступеней регулирования.

Преимущества данной схемы:

  • неискажённая форма выходного напряжения (чистая синусоида)
  • хорошая перегрузочная способность трансформатора

Недостатки:

  • большая масса и габариты трансформатора (зависят от мощности нагрузочного мотора)
  • все недостатки присущие регулировке напряжением

Тиристорный регулятор оборотов двигателя

В данной схеме используются ключи – два тиристора, включённых встречно-параллельно (напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения) или симистор.

Схема управления регулирует момент открытия и закрытия тиристоров относительно фазового перехода через ноль, соответственно «отрезается» кусок вначале или, реже в конце волны напряжения.

Таким образом изменяется среднеквадратичное значение напряжения.

Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки – ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов (так называемые диммеры).

Ещё один способ регулирования – пропуск полупериодов волны напряжения, но при частоте в сети 50 Гц для двигателя это будет заметно – шумы и рывки при работе.

Для управления двигателями регуляторы модифицируют из-за особенностей индуктивной нагрузки:

  • устанавливают защитные LRC-цепи для защиты силового ключа (конденсаторы, резисторы, дроссели)
  • добавляют на выходе конденсатор для корректировки формы волны напряжения
  • ограничивают минимальную мощность регулирования напряжения – для гарантированного старта двигателя
  • используют тиристоры с током в несколько раз превышающим ток электромотора

Достоинства тиристорных регуляторов:

Недостатки:

  • можно использовать для двигателей небольшой мощности
  • при работе возможен шум, треск, рывки двигателя
  • при использовании симисторов на двигатель попадает постоянное напряжение
  • все недостатки регулирования напряжением

Стоит отметить, что в большинстве современных кондиционеров среднего и высшего уровня скорость вентилятора регулируется именно таким способом.

Транзисторный регулятор напряжения

Как называет его сам производитель – электронный автотрансформатор или ШИМ-регулятор.

Изменение напряжения осуществляется по принципу ШИМ (широтно-импульсная модуляция), а в выходном каскаде используются транзисторы – полевые или биполярные с изолированным затвором (IGBT).

Выходные транзисторы коммутируются с высокой частотой (около 50 кГц), если при этом изменить ширину импульсов и пауз между ними, то изменится и результирующее напряжение на нагрузке. Чем короче импульс и длиннее паузы между ними, тем меньше в итоге напряжение и подводимая мощность.

Для двигателя, на частоте в несколько десятков кГц, изменение ширины импульсов равносильно изменению напряжения.

Выходной каскад такой же как и у частотного преобразователя, только для одной фазы – диодный выпрямитель и два транзистора вместо шести, а схема управления изменяет выходное напряжение.

Плюсы электронного автотрансформатора:

  • Небольшие габариты и масса прибора
  • Невысокая стоимость
  • Чистая, неискажённая форма выходного тока
  • Отсутствует гул на низких оборотах
  • Управление сигналом 0-10 Вольт

Слабые стороны:

  • Расстояние от прибора до двигателя не более 5 метров (этот недостаток устраняется при использовании дистанционного регулятора)
  • Все недостатки регулировки напряжением

Частотное регулирование

Ещё совсем недавно (10 лет назад) частотных регуляторов скорости двигателей на рынке было ограниченное количество, и стоили они довольно дорого. Причина – не было дешёвых силовых высоковольтных транзисторов и модулей.

Но разработки в области твердотельной электроники позволили вывести на рынок силовые IGBT-модули. Как следствие – массовое появление на рынке инверторных кондиционеров, сварочных инверторов, преобразователей частоты.

На данный момент частотное преобразование – основной способ регулирования мощности, производительности, скорости всех устройств и механизмов приводом в которых является электродвигатель.

Однако, преобразователи частоты предназначены для управления трёхфазными электродвигателями.

Однофазные двигатели могут управляться:

  • специализированными однофазными ПЧ
  • трёхфазными ПЧ с исключением конденсатора

Преобразователи для однофазных двигателей

В настоящее время только один производитель заявляет о серийном выпуске специализированного ПЧ для конденсаторных двигателей – INVERTEK DRIVES.

Это модель Optidrive E2

Для стабильного запуска и работы двигателя используются специальные алгоритмы.

При этом регулировка частоты возможна и вверх, но в ограниченном диапазоне частот, этому мешает конденсатор установленный в цепи фазосдвигающей обмотки, так как его сопротивление напрямую зависит от частоты тока:

f – частота тока

С – ёмкость конденсатора

В выходном каскаде используется мостовая схема с четырьмя выходными IGBT транзисторами:

Optidrive E2 позволяет управлять двигателем без исключения из схемы конденсатора, то есть без изменения конструкции двигателя – в некоторых моделях это сделать довольно сложно.

Преимущества специализированного частотного преобразователя:

  • интеллектуальное управление двигателем
  • стабильно устойчивая работа двигателя
  • огромные возможности современных ПЧ:
  • возможность управлять работой двигателя для поддержания определённых характеристик (давления воды, расхода воздуха, скорости при изменяющейся нагрузке)
  • многочисленные защиты (двигателя и самого прибора)
  • входы для датчиков (цифровые и аналоговые)
  • различные выходы
  • коммуникационный интерфейс (для управления, мониторинга)
  • предустановленные скорости
  • ПИД-регулятор

Минусы использования однофазного ПЧ:

Использование ЧП для трёхфазных двигателей

Стандартный частотник имеет на выходе трёхфазное напряжение. При подключении к ему однофазного двигателя из него извлекают конденсатор и соединяют по приведённой ниже схеме:

Геометрическое расположение обмоток друг относительно друга в статоре асинхронного двигателя составляет 90°:

Фазовый сдвиг трёхфазного напряжения -120°, как следствие этого – магнитное поле будет не круговое , а пульсирующее и его уровень будет меньше чем при питании со сдвигом в 90°.

В некоторых конденсаторных двигателях дополнительная обмотка выполняется более тонким проводом и соответственно имеет более высокое сопротивление.

При работе без конденсатора это приведёт к:

  • более сильному нагреву обмотки (срок службы сокращается, возможны кз и межвитковые замыкания)
  • разному току в обмотках

Многие ПЧ имеют защиту от асимметрии токов в обмотках, при невозможности отключить эту функцию в приборе работа по данной схеме будет невозможна

Преимущества:

  • более низкая стоимость по сравнению со специализированными ПЧ
  • огромный выбор по мощности и производителям
  • более широкий диапазон регулирования частоты
  • все преимущества ПЧ (входы/выходы, интеллектуальные алгоритмы работы, коммуникационные интерфейсы)

Недостатки метода:

  • необходимость предварительного подбора ПЧ и двигателя для совместной работы
  • пульсирующий и пониженный момент
  • повышенный нагрев
  • отсутствие гарантии при выходе из строя, т.к. трёхфазные ПЧ не предназначены для работы с однофазными двигателями

Регулятор оборотов коллекторного двигателя от стиральной машины

Обобщенная схема регулятора

Примером регулятора, который осуществляет принцип управления мотором без потерь мощности, можно рассмотреть тиристорный преобразователь. Это пропорционально-интегральные схемы с обратной связью, которые обеспечивают жесткое регулирование характеристик, начиная от разгона-торможения и заканчивая реверсом. Самым эффективным является импульсно-фазовое управление: частота следования импульсов отпирания синхронизируется с частотой сети. Это позволяет сохранять момент без роста потерь в реактивной составляющей. Обобщенную схему можно представить несколькими блоками:

  • силовой управляемый выпрямитель;
  • блок управления выпрямителем или схема импульсно-фазового регулирования;
  • обратная связь по тахогенератору;
  • блок регулирования тока в обмотках двигателя.

Перед тем как углубляться в более точное устройство и принцип регулирования, необходимо определиться с типом коллекторного двигателя. От этого будет зависеть схема управления его рабочими характеристиками.

Как сделать устройство для изменения скорости вращения электродвигателя своими руками

Для регулировки маломощных однофазных АД можно использовать диммеры. Однако этот способ ненадежен и обладает серьезными недостатками: снижением КПД, серьезным перегревом устройства и опасностью повреждения двигателя.

Для надежного и качественного регулирования оборотов электродвигателей на 220В, лучше всего подходит частотное регулирование.

Приведенная ниже схема позволяет собрать частотное устройство для регулировки электромоторов мощностью до 500 Вт. Изменение скорости вращения производится в границах от 1000 до 4000 оборотов в минуту.

Устройство состоит из задающего генератора с изменяемой частотой, состоящего из мультивибратора, собранного на микросхеме К561ЛА7, счетчика на микросхеме К561ИЕ8, полумоста регулятора. Выходной трансформатор Т1 выполняет развязку верхнего и нижнего транзисторов полумоста.

Демпфирующая цепь С4, R7 гасит всплески напряжения опасные для силовых транзисторов VT3, VT4. Выпрямитель, удвоитель напряжения питающей сети, включает в себя диодный мост VD9, с конденсатором фильтра на которых происходит удвоение напряжения питания полумоста.

Напряжение первичной обмотки: 2х12В, вторичной обмотки 12В. Первичная обмотка трансформатора управления ключами, состоит из 120 витков медного провода сечением 0,7мм, с отводом от середины. Вторичная – две обмотки, каждая по 60 витков повода сечением 0,7 мм.

Вторичные обмотки необходимо максимально надежно заизолировать друг от друга, так как разница потенциалов между ними доходит до 640 В. Подключение выходных обмоток к затворам ключей производится в противофазе.

Материалы по теме:

  • Как подключить трехфазный двигатель на 220 и 380 Вольт
  • Типовые схемы и способы пуска синхронных двигателей
  • 5 схем сборки самодельного светорегулятора
  • Как выбрать диммер

Опубликовано:
16.08.2019
Обновлено: 16.08.2019

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

Сначала подключим

Прежде чем регулировать обороты двигателя стиральной машины, его нужно правильно подключить. Коллекторные двигатели от стиральных машин автомат имеют несколько выходов и многие начинающие самоделкины путают их, не могут понять, как осуществить подключение. Расскажем обо всем по порядку, а заодно и проверим работу электродвигателя, ведь существует же вероятность, что он вовсе неисправен.

  • Для начала нужно взять двигатель от стиральной машины, покрутить его и найти катушки возбуждения или башмаки, от которых должно идти 2, 3 и более проводов. Башмаки выглядят примерно так, как показано на рисунке ниже.
  • Берем омметр, выставляем тумблер на минимальное сопротивление и начинаем поочередно звонить все выходы. Наша задача выбрать из всех выходов катушки возбуждения 2, у которых значение сопротивления больше всех, если их всего два, то ничего выбирать не нужно.
  • Далее нужно найти коллектор двигателя и щетки, от которых также будут идти 2 провода. В данном случае выхода будет только два, если их больше, значит, вы что-то перепутали или один из проводов банально оторван.
  • Следующая группа выходов, которые нам позарез нужно обнаружить – это выходы таходатчика. В ряде случаев провода, идущие от таходатчика, можно заметить прямо на корпусе двигателя, но иногда их прячут в недра корпуса и тогда, чтобы подключиться, приходится частично разбирать двигатель.

  • Далее берем один провод, идущий от коллектора, и соединяем с одним из проводов катушки.
  • Второй провод коллектора и второй провод катушки подключаем к сети 220 В.
  • Если нам нужно поменять направление вращения якоря, то мы просто меняем местами подключаемые провода, а именно первый провод коллектора и первый провод катушки включаем в сеть, а вторые провода соединяем между собой.
  • Отмечаем ярлычками провода катушки, таходатчика и коллектора, чтобы не перепутать и производим пробный пуск двигателя.

Подключим через регулятор напряжения

Простейший вариант регулировки электродвигателя стиральной машины – использование любого регулятора напряжения (диммера, гашетки от дрели и прочего). Смысл регулировки в том, что на двигатель подается сначала максимальное напряжение, и он вращается с максимальной скоростью. Поворачивая тумблер диммера, мы уменьшаем напряжение, и двигатель соответственно начинает снижать обороты. Схема подключения следующая:

  • один провод катушки соединяем с одним проводом якоря;
  • второй провод катушки подключаем к сети;
  • второй провод якоря соединяем с диммером, а второй выход диммера подключаем к сети;
  • производим пробный пуск двигателя.

Проверяем, как работает двигатель на минимальной мощности. Вы можете убедиться, что даже на минимальной мощности обороты без нагрузки внушительны, но стоит только прислонить деревянный брусочек к вращающейся оси, и двигатель тут же останавливается. Каков вывод? А вывод таков, что данный способ регулировки оборотов электродвигателя стиральной машины приводит к катастрофической потере мощности при уменьшении напряжения, что неприемлемо, если вы собираетесь делать из двигателя какую-то самоделку.

Изначально мы ставили задачу научиться своими руками регулировать обороты двигателя стиральной машины без потери или с минимальной потерей мощности, но возможно ли это? Вполне возможно, просто схема подключения несколько усложнится.

Реостатные регуляторы оборотов коллекторных двигателей

При подключении нагрузки, излишек электроэнергии превращается в тепло. Но такие регуляторы применяются лишь на дешёвых моделях, в которых стоят моторы малой мощности, зато очень важна цена.

Из-за неоправданных тепловых потерь, ресурс аккумуляторной батареи модели заметно снижается. Не улучшают положение и потери на движущихся контактах реостата. А ведь долговечность аккумулятора является одним из основных критериев выбора систем управления оборотами мотора.

Отдельная неприятность — нежелательный перегрев всей конструкции, что не лучшим образом влияет на её долговечность и как следствие, необходимость принудительного отвода тепла. На серьёзные модели такие механически системы управления двигателем давно не устанавливают.

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.

Прекрасный для самоделок мотор от стиральной машины имеет слишком высокие обороты, и малый ресурс на максимальных оборотах. Поэтому я применяю простой самодельный регулятор оборотов (без потери мощности). Схема опробована и показала прекрасный результат. Обороты регулируются примерно от 600 до max.

Потенциометр электрически изолирован от сети, что повышает безопасность пользования регулятором.

Симистор необходимо поставить на радиатор.

Оптопара (2 шт) практически любая, но EL814 имеет внутри 2 встречных светодиода, и просится в эту схему.

Высоковольтный транзистор можно поставить, например, IRF740 (от БП компьютера), но жалко такой мощный транзистор ставить в слаботочную цепь. Хорошо работают транзисторы 1N60, 13003, КТ940.

Вместо моста КЦ407 вполне подойдет мост из 1N4007, или любой на >300V, и ток >100mA.

Печатка в формате .lay5. Печатка нарисована «Вид со стороны М2 (пайка)», так что при выводе на принтер ее надо зеркалить. Цвет М2 = черный, фон = белый, остальные цвета не печатать. Контур платы (для обрезки) выполнен на стороне М2, и будет указателем границ платы после травления. Перед запайкой деталей его следует удалить. В печатку добавлен рисунок деталей со стороны монтажа для переноса на печатку. Она тогда приобретает красивый и законченный вид.

Регулировка от 600 оборотов подходит для большинства самоделок, но для особых случаев предлагается схема с германиевым транзистором. Минимальные обороты удалось снизить до 200.

Минимальные обороты получил 200 об/мин (170-210, электронный тахометр на низких оборотах плохо меряет), транзистор Т3 поставил ГТ309, он прямой проводимости,и их много. Если поставить МП39, 40, 41, П13, 14, 15, то обороты должны еще снизиться, но уже не вижу надобности. Главное, что таких транзисторов как грязи, в отличие от МП37 (смотри форум).

Плавный пуск прекрасно работает, Правда на валу мотора пусто, но от нагрузки на валу при пуске, подберу R5 при необходимости.

R5 = 0-3к3 в зависимости от нагрузки;; R6 = 18 Ом — 51 Ом — в зависимости от симистора, у меня сейчас этого резистора нет;; R4 = 3к — 10к — защита Т3;; RР1 = 2к-10к — регулятор скорости, связан с сетью, защита от сетевого напряжения оператора обязательна. Есть потенциометры с пластмассовой осью, желательно использовать. Это большой недостаток данной схемы, и если нет большой необходимости в малых оборотах, советую использовать V17 (от 600 об/мин).

С2 = плавный пуск, = время задержки включения мотора;; R5 = заряд С2, = наклон кривой заряда, = время разгона мотора;; R7 — время разряда С2 для следующего цикла плавного пуска (при 51к это примерно 2-3 сек)

«>

Конструкция

Конструкция регулятора изменяемых оборотов RSV в основном отличается от конструкции регулятора RQV. Имеется только одна пружина регулятора (12). Когда обороты двигателя устанавливаются рычагом управления, положение пружины и натяжение подбираются для требуемых оборотов, обеспечивая состояние взаимного баланса между крутящим моментом на натяжном рычаге и моментом, вырабатываемым грузиками. Все установки на рычаге управления (7), так же как и ход грузика (15) преобразуются к управляющей рейке через соединительные рычаги регулятора.

Пусковая пружина (2), прицепленная к верхнему концу изменяемого шарнирного рычага (17), оттягивает управляющую рейку (3) в положение запуска, автоматически устанавливая количество подаваемого при запуске топлива.

Стопор режима полной нагрузки (18) и механизм управления крутящим моментом (14 — пружина управления крутящим моментом) встроены в регулятор. Дополнительная пружина режима холостого хода (13) и регулировочный винт, встроенные в крышку регулятора (8), служат для стабилизации оборотов холостого хода.

Один конец пружины регулятора прицеплен к натяжному рычагу (10), а другой конец — к рокеру (коромыслу) (5). Винт рокера может быть отрегулирован для изменения усилия, с которым пружина регулятора воздействует на точку поворота натяжного рычага. Это делает возможным регулировку коэффициента снижения оборотов регулятора в определенных пределах, не заменяя пружину регулятора. Это одно из преимуществ регулятора RSV. Для повышенных оборотов вращения предназначены более легкие грузики.

Устройство системы

Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.

  1. Ротор — это часть вращения, статор — это внешний по типу магнит.
  2. Щётки, которые произведены из графита — это главная часть скользящего контакта, через которую на вращающийся якорь и стоит подавать напряжение.
  3. Тахогенератор —это устройство, которое производит слежку за характеристикой вращения прибора. Если происходит нарушение в размеренности процесса вращения, то он корректирует поступающий в двигатель уровень напряжения, тем самым делая его наиболее плавным и медленным.
  4. Статор. Такая деталь может включать в себя не один магнит, а, к примеру, две пары полюсов. Вместе с этим на месте статических магнитов здесь будут находиться катушки электромагнитов. Совершать работу такое устройство способно как от постоянного тока, так и от переменного.

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя

В виде регуляторов оборотов электродвигателей 220 В и 380 В применяются особые частотные преобразователи. Такие устройства относят к высокотехнологическим, они и помогают совершить кардинальное преобразование характеристики тока (форму сигнала, а также частоту). В их комплектации имеются мощные полупроводниковые транзисторы, а также широтно-импульсный модулятор. Весь процесс осуществления работы устройства происходит с помощью управления специальным блоком на микроконтроллере. Изменение скорости во вращении ротора двигателей происходит довольно медленно.

Именно по этой причине частотные преобразователи применяются в нагруженных устройствах. Чем медленнее будет происходить процесс разгона, тем меньшая нагрузка будет совершена на редуктор, а также конвейер. Во всех частотниках можно найти несколько степеней защиты: по нагрузке, току, напряжению и другим показателям.

Некоторые модели частотных преобразователей совершают питание от однофазового напряжения (оно будет доходить до 220 Вольт), создают из него трехфазовое. Это помогает совершить подключение асинхронного мотора в домашних условиях без применения особо сложных схем и конструкций. При этом потребитель сможет не потерять мощность во время работы с таким прибором.

https://youtube.com/watch?v=EYkb8_6F-Sw

Зачем используют такой прибор-регулятор

Если говорить про двигатели регуляторов, то обороты нужны:

  1. Для существенной экономии электроэнергии. Так, не любому механизму нужно много энергии для выполнения работы вращения мотора, в некоторых случаях можно уменьшить вращение на 20−30 процентов, что поможет значительно сократить расходы на электроэнергию сразу в несколько раз.
  2. Для защиты всех механизмов, а также электронных типов цепей. При помощи преобразовательной частоты можно осуществлять определённый контроль за общей температурой, давлением, а также другими показателями прибора. В случае когда двигатель работает в виде определённого насоса, то в ёмкости, в которую совершается накачка воздуха либо жидкости, стоит вводить определённый датчик давления. Во время достижения максимальной отметки мотор попросту автоматически закончит свою работу.
  3. Для процесса плавного запуска. Нет особой необходимости применять дополнительные электронные виды оборудования — все можно осуществить при помощи изменения в настройках частотного преобразователя.
  4. Для снижения уровня расходов на обслуживание устройств. С помощью таких регуляторов оборотов в двигателях 220 В можно значительно уменьшить возможность выхода из строя приборов, а также отдельных типов механизмов.

Схемы, по которым происходит создание частотных преобразователей в электродвигателе, широко используются в большинстве бытовых устройств. Такую систему можно найти в источниках беспроводного питания, сварочных аппаратах, зарядках телефона, блоках питания персонального компьютера и ноутбука, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп для подсветки современных мониторов, а также ЖК-телевизоров.

Применение электронных регуляторов

Использование мощных асинхронных двигателей невозможно без применения соответствующих регуляторов оборотов. Такие преобразователи используются для следующих целей:

  • Ступенчатый разгон и возможность понижения оборотов двигателя при уменьшении нагрузки позволяет уменьшить потребление электроэнергии. Использование частотных преобразователей с мощными асинхронными двигателями позволяет вдвое сократить расходы на электроэнергию.
  • Защита электронных механизмов. Преобразователи частоты позволяют контролировать показатели давления, температуры и ряд других параметров. При использовании двигателя в качестве привода насоса в емкости, в которую закачивается жидкость или воздух, может быть установлен датчик давления, отвечающий за управление механизмом и предотвращающий его выход из строя.
  • Обеспечение плавного запуска. При запуске электродвигателя, когда мотор сразу начинает работать на максимальных оборотах, на привод приходится повышенная нагрузка. Использование регулятора оборотов обеспечивает плавность запуска, что гарантирует максимально возможную долговечность работы привода и отсутствие его серьезных поломок.
  • Сокращаются расходы на техническое обслуживание насосов и самих силовых агрегатов. Наличие регуляторов оборотов снижает риск поломок отдельных механизмов и всего привода.

Используемая частотными преобразователями схема работы аналогична у большинства бытовых приборов. Похожие устройства также используются в сварочных аппаратах, ИБП, питании ПК и ноутбуков, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп, а также в мониторах и жидкокристаллических телевизорах.

Преимущества и недостатки

Повсеместное использование асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

  • стабильностью работы на оптимальных нагрузках;
  • высокой надёжностью в эксплуатации;
  • низкие эксплуатационные затраты;
  • долговечностью функционирования без обслуживания;
  • сравнительно высокими показателями КПД;
  • невысокой стоимостью, по сравнению с моделями на основе фазных роторов и с другими типами электромоторов.

Из недостатков можно отметить:

  • высокие пусковые токи;
  • чувствительность к перепадам напряжений;
  • низкие коэффициенты скольжений;
  • необходимость в применении устройств, таких как преобразователи частоты, пусковые реостаты и др., для улучшения характеристик электромотора;
  • ЭД с короткозамкнутым ротором нуждаются в дополнительных коммутационных управляющих устройствах, в случаях, когда возникает необходимость регулировать скорость.

Электродвигатели данного типа имеют приличную механическую характеристику. Несмотря на недостатки, они лидируют по показателям их применения.

Принцип управления

При задании скорости вращения вала двигателя резистором в цепи вывода 5 на выходе формируется последовательность импульсов для отпирания симистора на определенную величину угла. Интенсивность оборотов отслеживается по тахогенератору, что происходит в цифровом формате. Драйвер преобразует полученные импульсы в аналоговое напряжение, из-за чего скорость вала стабилизируется на едином значении, независимо от нагрузки. Если напряжение с тахогенератора изменится, то внутренний регулятор увеличит уровень выходного сигнала управления симистора, что приведёт к повышению скорости.

Микросхема может управлять двумя линейными ускорениями, позволяющими добиваться требуемой от двигателя динамики. Одно из них устанавливается по Ramp 6 вывод схемы. Данный регулятор используется самими производителями стиральных машин, поэтому он обладает всеми преимуществами для того, чтобы быть использованным в бытовых целях. Это обеспечивается благодаря наличию следующих блоков:

  • Стабилизатор напряжения для обеспечения нормальной работы схемы управления. Он реализован по выводам 9, 10.
  • Схема контроля скорости вращения. Реализована по выводам МС 4, 11, 12. При необходимости регулятор можно перевести на аналоговый датчик, тогда выводы 8 и 12 объединяются.
  • Блок пусковых импульсов. Он реализован по выводам 1, 2, 13, 14, 15. Выполняет регулировку длительности импульсов управления, задержку, формирования их из постоянного напряжения и калибровку.
  • Устройство генерации напряжения пилообразной формы. Выводы 5, 6 и 7. Он используется для регулирования скорости согласно заданному значению.
  • Схема усилителя управления. Вывод 16. Позволяет отрегулировать разницу между заданной и фактической скоростью.
  • Устройство ограничения тока по выводу 3. При повышении напряжения на нем происходит уменьшение угла отпирания симистора.

Использование подобной схемы обеспечивает полноценное управление коллекторным мотором в любых режимах. Благодаря принудительному регулированию ускорения можно добиваться необходимой скорости разгона до заданной частоты вращения. Такой регулятор можно применять для всех современных двигателей от стиралок, используемых в иных целях.

https://youtube.com/watch?v=yLHAaZTr0hQ

Одноканальный регулятор для мотора

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

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).

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

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.

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!

Для чего болгарке плавный пуск и регулятор оборотов?

В современных углошлифовальных машинах используют 2 необходимые опции, увеличивающие характеристики и безопасность оснащения:

  • регулятор оборотов (частотный преобразователь) – устройство, предназначенное для преобразования числа оборотов мотора в разных режимах функционирования;
  • устройство плавного пуска – схема, которая обеспечивает неторопливое наращивание оборотов мотора от нулевой отметки до предельного значения при подключении агрегата.

Используются в электромеханическом оборудовании, в структуре которого практикуется электромотор переменного тока с коллектором. Содействуют снижению изнашивания мехчасти агрегата при включении. Уменьшают нагрузку на электрические компоненты машины, вводя их в работу плавно. Как выявили изучения качеств материалов, особенно сильная выработка соприкасающихся узлов производится в процессе внезапного перехода из неподвижного состояния к быстрой активности. Например, один пуск ДВС в автомашине равняется по изнашиванию поршня и группы уплотняющих колец к 700 километрам пробега.

При подаче электропитания совершается скачкообразный переход от неподвижного состояния до вращения круга со стремительностью 2,5-10 тысяч оборотов за 60 секунд. Тому кто пользовался угловой шлифмашиной, отлично известно чувство, что инструмент прямо «вылетает из рук». Как раз в этот миг и случается большая часть аварий, сопряженных с мехчастью агрегата.

Обмотки ротора и статора ощущают не меньшую нагрузку. Электромотор переменного тока с коллектором запускается в режиме короткого замыкания, ЭДС уже выталкивает вал вперед, однако сила инерции еще не дает возможность ему вертеться. Зарождается скачок пускового электротока в катушках электродвигателя. Несмотря на то что по конструкции они разработаны для подобной работы, со временем приходит мгновение (к примеру, при перепаде напряжения в электросети), когда изолятор обмотки не способен выдержать и проистекает замыкание между витками.

При введении в электросхему инструментария схем приспособления плавного пуска и перемены частотности вращения мотора все вышеописанные неприятности самопроизвольно пропадают. Помимо всего, решается вопрос внезапного и значительного снижения напряжения в общей электросети во время пуска инструмента. Отсюда понятно, что бытовые электроприборы не подвергнутся опасности выхода из строя. А автоматические выключатели на электросчетчике не станут срабатывать и выключать ток в квартире либо доме.

Схема плавного пуска применяется в углошлифмашинах среднего и высокого ценового сегмента, узел регулирования оборотов – все больше в профессиональных модификациях болгарок. Регулирование оборотов дает возможность подвергать обработке угловой шлифмашиной мягкие материалы, осуществлять деликатное шлифование и полировку, так как на больших оборотах дерево либо краска попросту сгорят. Вспомогательная электросхема повышает цену инструментария, но продлевает срок эксплуатации и степень безопасности при использовании.

Изменение скорости АД с короткозамкнутым ротором

Существует несколько способов:

  1. Управление вращением за счет изменения электромагнитного поля статора: частотное регулирование и изменение числа пар полюсов.
  1. Изменение скольжения электромотора за счет уменьшения или увеличения напряжения (может применяться для АД с фазным ротором).

Частотное регулирование

В данном случае регулировка производится с помощью подключенного к двигателю устройства для преобразования частоты. Для этого применяются мощные тиристорные преобразователи. Процесс частотного регулирования можно рассмотреть на примере формулы ЭДС трансформатора:

U1=4,44w1k1

Данное выражение означает, что для сохранения постоянного магнитного потока, означающего сохранение перегрузочной способности электромотора, следует одновременно с преобразованием частоты корректировать и уровень питающего напряжения. Если сохраняется выражение, вычисленное по формуле:

U1/f1=U’1/f’1

то это означает, что критический момент не изменен. А механические характеристики соответствуют рисунку ниже, если вы не понимаете, что значат эти характеристики, то в этом случае регулировка происходит без потери мощности и момента.

Достоинствами данного метода являются:

  • плавное регулирование;
  • изменение скорости вращения ротора в большую и меньшую сторону;
  • жесткие механические характеристики;
  • экономичность.

Недостаток один — необходимость в частотном преобразователе, т.е. увеличение стоимости механизма. К слову, на современном рынке представлены модели с однофазным и трёхфазным входом, стоимость которых при мощности 2-3 кВт лежит в диапазоне 100-150 долларов, что не слишком дорого для полноценной регулировки привода станков в частной мастерской.

Переключение числа пар полюсов

Данный метод применяется для многоскоростных двигателей со сложной обмоткой, позволяющей изменять число пар ее полюсов. Самое широкое применение получили двухскоростные, трехскоростные и четырехскоростные АД. Принцип регулировки проще всего рассмотреть на основе двухскоростного АД. В такой машине обмотка каждой фазы состоит из двух полуобмоток. Скорость вращения изменяется при подключении их последовательно или параллельно.

В четырехскоростном электродвигателе обмотка выполнена в виде двух независимых друг от друга частей. При изменении числа пар полюсов первой обмотки производится изменение скорости работы электромотора с 3000 до 1500 оборотов в минуту. При помощи второй обмотки производится регулировка вращения 1000 и 500 оборотов в минуту.

При изменении числа пар полюсов происходит и изменение критического момента. Для его сохранения неизменным, требуется одновременно с изменением числа пар полюсов регулировать и питающее напряжение, например, переключением схемы звезда-треугольник и их вариациями.

Достоинства данного метода:

  • жесткие механические характеристики двигателя;
  • высокий КПД.

Недостатки:

  • ступенчатая регулировка;
  • большой вес и габаритные размеры;
  • высокая стоимость электромотора.

Список источников

  • www.asutpp.ru
  • 220v.guru
  • tokar.guru
  • ustroistvo-avtomobilya.ru
  • volt-index.ru
  • nadouchest.ru
  • mashmaster.ru
  • stroy-podskazka.ru
  • samelectrik.ru
  • elektro.guru

Регулятор оборотов двигателя

Для плавной работы двигателей без скачков используются регуляторы оборотов. Выпускаются модели на 12, 24 и 220 В. Принцип работы оборудования строится на изменении тактовой частоты двигателя. По типу конструкции выделяют тиристорные, трансформаторные, импульсные и симисторные модификации.

По способу установки различают стационарные и мобильные приборы. Также на рынке можно встретить встроенные модификации. Для того чтобы более подробно разобраться в моделях, следует рассмотреть стандартную схему регулятора.

Схема модели

Обычный регулятор оборотов постоянного двигателя включает в себя трансформатор понижающего типа и поворотный контроллер. Выпрямители используются с блоком конденсаторов. Пропускная способность колеблется в районе 5.5 мк. Если говорить про модификации на 12 В, то у них используется кенотрон. В данном случае для безопасной эксплуатации оборудования устанавливаются изоляторы.

Делаем устройство своими руками

Сделать регулятор оборотов своими руками довольно просто. В первую очередь для него подбирается контроллер. Проще всего для двигателя постоянного тока использовать поворотные модификации. В магазинах они продаются сразу с модуляторами. Трансформатор устанавливается с высокой пропускной способностью. После этого важно заняться изоляторами. Для регулировки двигателя переменного тока применяется динистор.

Тиристорные регуляторы

Тиристорный регулятор оборотов двигателя, как правило, выпускается с высокой пропускной способностью. В данном случае выпрямители используются операционного типа. В некоторых моделях устанавливаются модуляторы. Показатель чувствительности у них зависит от выходного напряжения двигателя. Стабилизаторы во многих устройствах с системой защиты.

Максимальная допустимая температура регуляторов равняется 45 градусам. Расширители используются только для двигателей переменного тока. Также важно отметить, что на рынке представлены модификации на резисторах. Отличительной их особенностью является долгий срок службы. Однако следует отметить, что стоят такие модели довольно дорого.

Частотные регуляторы

Частотный регулятор оборотов способен эксплуатироваться только в цепи с переменным током. Контакты в данном случае выводятся на модуляторы. Параметр пропускной способности устройств равняется 3.5 мк. Выпрямитель устанавливается операционного типа. Многие производители изготавливают устройства с системой защиты. Показатель допустимой перегрузки колеблется в районе 3 А. В данном случае контроллеры применяются поворотного типа. Еще на рынке продаются цифровые модификации с дисплеями. Некоторые устройства оснащаются двойными изоляторами для защиты.

Трансформаторные регуляторы

Трансформаторный регулятор оборотов, как правило, выпускается для мощных двигателей. Реле у моделей используются высоковольтного типа. Непосредственно выпрямители применяются с конденсаторными блоками. Многие модификации имеют трансиверы. Они необходимы для понижения тактовой частоты.

Расширители в моделях имеются кодового и коммутируемого типа. Резисторы используются с обкладкой. Для самостоятельной сборки модели не обойтись без качественного контроллера. Электронные модификации в данном случае собрать самостоятельно проблематично. Также важно отметить, что кнопочные контроллеры используются редко. Однако для трехтактных двигателей они подходят хорошо.

Импульсные модификации

Регулятор оборотов импульсного типа эксплуатируется с двигателями переменного тока различной мощности. Выпрямители в устройствах используются оперативного типа. Пропускания способность моделей находится на уровне 4 мк. В данном случае выходное напряжение модификации зависит от мощности двигателя. Модуляторы применяются как ортогонального, так и бесконденсаторного типа.

Расширители во многих моделях отсутствуют. Также важно отметить, что для подключения устройств используются выходные контакты. Стабилизаторы устанавливаются только в приборах с повторными контроллерами. Электронные модификации данного типа на рынке встречаются редко. Самостоятельно собрать модель довольно сложно.

Симисторные типы регуляторов

Симисторные регуляторы являются довольно распространенными. Работают они по принципу фазового изменения частоты. На сегодняшний день встречается много самодельных устройств. Создаются они на базе бесконденсаторного модулятора с реле. Резисторы применяются как подстроечного, так и импульсного типа.

Трансиверы, как правило, в регуляторах данного типа отсутствуют. Также важно отметить, что для мощных моделей устанавливаются стабилизаторы различной чувствительности. В среднем параметр проводимости тока равняется не более 5 мк.

Модели для вентиляторов

Устройства для вентиляторов могут эксплуатироваться в сети с постоянным и переменным током. Показатель рабочей частоты цепи не превышает 55 Гц. В данном случае симисторные модификации оснащаются выпрямительными реле. Расширители часто используются кодового типа. Также для вентиляторов применяются трансформаторные модификации. Параметр рабочей частоты цепи в данном случае не превышает 50 Гц. Чтобы подключить регулятор оборотов, устанавливаются выходные контакты.

Устройства на 12 В

Регуляторы на 12 В часто изготавливаются частотного типа. Устройства с поворотными контроллерами производятся на базе построечных резисторов. В среднем показатель проводимости тока не превышает 5 мк. В данном случае чувствительность реле зависит от мощности двигателя. Выпрямители часто используются оперативного типа. Некоторые модификации оснащаются резисторами открыто типа.

Если рассматривать модели с кнопочными контроллерами, то у них всегда применяется частотный кенотрон. Указанные устройства перегрузки способны выдерживать максимум в 4 А. Однако в данном случае многое зависит от производителя.

Модификации на 24 В

Для коллекторных и асинхронных двигателей подходит на 24 В регулятор оборотов. Схема устройства включает контроллеры модульного типа. Если рассматривать трансформаторные модификации, то у них имеется реле, а также конденсаторный блок. Транзисторы применяются, как правило, широкополосного типа. В некоторых моделях используются динисторы для понижения частоты.

Подключение регуляторов осуществляется через выходные контакты. Также важно отметить, что на рынке представлено множество электронных модификаций. Еще есть встроенные устройства, которые отличаются своей компактностью. В большинстве моделей стабилизаторы отсутствуют.

Устройства на 220 В

Модификации на 220 В производятся чаще всего импульсного типа. Подходят указанные устройства для синхронных модификаций. Работать такие модели могут в цепи с постоянным током. Показатель рабочей частоты системы не превышает 60 Гц. В данном случае проводимость тока зависит от чувствительности реле. Выпрямители применяются чаще всего оперативного типа. Контроллеры используются как поворотного, так и кнопочного вида. Также важно отметить, что на рынке имеется множество мобильных модификаций. Тиристоры у них применяются полупроводникового типа. В среднем показатель проводимости равняется 6 мк. В данном случае динисторы используются с изоляторами.

Регуляторы HL-FS 1.6

Указанный регулятор оборотов коллекторного двигателя производится на базе понижающего трансформатора. Пропускная способность модели равняется 5.7 мк. Реле в данном случае отсутствует. Непосредственно выпрямители используются оперативного типа. Трансиверы у регулятора отсутствуют. Для понижения рабочей частоты применяется кенотрон.

В данном случае чувствительность модификации зависит от мощности двигателя. Степень защиты предусмотрена ИП 35. Также важно отметить, что регулятор оборотов коллекторного двигателя HL-FS 1.6 способен выдерживать большие перегрузки тока. Минимальная допустимая температура равняется -10 градусов.

Регуляторы Bahcivan BSC/2

Регулятор оборотов вентилятора Bahcivan BSC/2 продается с однополюсным трансивером. Особенностью указанной модели можно назвать качественный расширитель. Непосредственно понижение рабочей частоты происходит за счет кенотрона. Обороты двигателя регулируются очень плавно.

Если говорить про параметры, то токовая перегрузка системы составляет 3.5 А. В данном случае регулятор оборотов вентилятора имеет пропускную способность на уровне 5.3 мк.

Регулятор оборотов коллекторного двигателя 220В. Схема

Данная схема регулятора оборотов коллекторного двигателя 220В оснащена мощным симистором BTA26-600, который необходимо установить на радиатор. Результатом этого является способность управлять нагрузкой до 4 кВт, что особенно важно для мощного электроинструмента.

Схема разработана для использования совместно с электроинструменами, например, дрель, электролобзик или угловая шлифовальная машина.

Схема регулятора мощности также может быть успешно использована для плавного регулирования мощности нагревательных приборов или использована в качестве диммера для ламп накаливания. Устройство не подходит для управления двигателями постоянного тока.

В регуляторе применена микросхема U2008. В качестве справки, следует отметить, что чип U2008 имеет в структуре модуль, обеспечивающий плавный пуск управляемого двигателя, модуль обнаружения перегрузки, а так же стабилизатор скорости вращения двигателя. Кроме того, в микросхеме интегрирован стабилизатор напряжения, прецизионный компаратор и источник опорного напряжения.

Диод VD1 (1N4007) играет роль однополупериодного выпрямителя, а резистор R5 ограничивает напряжение до безопасного значения. Конденсатор С1 фильтрует напряжение питания, С4 отвечает за так называемый плавный пуск. Резисторы R1, R3 и потенциометр R2 используются для определения величины мощности, подаваемой на нагрузку.

Благодаря применению резистора R7, подключенного непосредственно к фазному проводу, внутренняя схема U2008 управляет переключением симистора при переходе через ноль. Это в значительной степени сводит к минимуму уровень генерируемых помех.

Потенциометр R6 устанавливает максимальный угол включения симистора, то есть минимальное напряжение (и ток), подаваемое на нагрузку. На практике потенциометр R6 необходимо выставить таким образом, чтобы при крайнем левом положении R2 (минимум) получить минимальные обороты двигателя.

Монтаж является типичным и не должен вызвать проблем. Необходимо позаботиться о правильной полярности элементов и изолировать симистор от радиатора с помощью термостойкой прокладки. Устройство после сборки готово к работе, только необходимо осуществить вышеупомянутую простую регулировку.

Для этого необходимо подключить к регулятору нагрузку, например, двигатель или лампочку и установить потенциометры R2 и R6, в соответствии с потребностями. Потенциометром R2 можно плавно регулировать обороты, а потенциометром R6 задается начальный угол включения симистора, т. е. минимальное эффективное напряжение на нагрузке.

Силиконовый коврик для пайки

Размер 55 х 38 см, вес 800 гр….

Внимание! Схема не имеет гальванической развязки с электросетью. Поэтому сборку и настройку необходимо производить при отключение от сети.

Скачать рисунок печатной платы регулятора (12,5 KiB, скачано: 4 860)

Регулятор оборотов коллекторного двигателя без потери мощности TDA1085

4 143

Данный модуль позволяет управлять оборотами от 0 до 20000 об/мин. (или максимально заявленных производителем), при этом сохраняя мощность электродвигателя. На плате предусмотрен предохранитель по питанию и все необходимые клеммы для подключения сети 220В, мотора и таходатчика. Регулятор нашел широкое применение для двигателей от стиральных машин автомат.

Подробнее:
Модуль представляет собой небольшую плату со всеми необходимыми элементами для обвязки и построенную на микросхеме TDA1085c.


Необходимым условием для подключения является наличие таходатчика (тахогенератор), который позволяет обеспечить обратную связь электродвигателя с микросхемой.

При нагрузке двигателя, частота оборотов начинает падать, что фиксирует таходатчик, который дает команду микросхеме увеличить напряжение и наоборот, когда нагрузка ослабевает — напряжение на двигатель падает. Таким образом данная конструкция позволяет поддерживать постоянную мощность коллекторного двигателя при изменении частоты вращения ротора.

Модуль хорошо подходит к электродвигателю от стиральной машины автомат. В сочетании двух устройств, легко можно сделать своими руками: Токарный станок по дереву, Фрезерный станок, Медогонку, Газонокосилку, Гончарный круг, Дровокол, Наждак, Сверлильный станок, Корморезка и другие устройства где необходимо вращение миханизмов.

Подключение платы к двигателю:
Для подключения коллекторного двигателя к плате управления необходимо разобраться в распиновке проводов. Стандартный коллекторный двигатель имеет 3 группы контактов: таходатчик, щетки и обмотка статора. Редко, но может присутствовать и 4 группа контактов термозащиты (провода обычно белого цвета).

Таходатчик: расположен с задней части двигателя с выходящими проводами (меньше по сечению чем остальные). Провода могут прозваниватся мультиметром и могут иметь небольшое сопротивление.
Щетки: провода прозваниваются друг с другом и коллектором двигателя.
Обмотка: провода имеют 2 или 3 вывода (со средней точкой). Провода прозваниваются друг с другом.

Подключение коллекторного двигателя к сети 220 Вольт:

Один конец проводов щетки и обмотки соединяем накоротко (или ставим перемычку в контактную колодку), другой конец проводов подключаем к сети 220В. Направление вращения двигателя будет зависить какой из проводов обмотки будет подключен к сети 220В. Если необходимо изменить направление движения двигателя — поставьте перемычку на другую пару проводов «обмотка-щетка».

Подключение коллекторного двигателя к плате регулятора оборотов.

Проводами которыми подключался двигатель к сети 220В подключаем к клемме «М». К клемме «Тaho» подключаем таходатчик. К клемме «L N» подключаем сетевое питание 220 Вольт. Полярность не имеет значения.
В комплекте идет выключатель (клемма SA). Если выключатель не нужен — поставьте перемычку.

Настройка:
На плате предусмотрено 3 типа настройки:

  • настройка плавности набора оборотов;
  • настройка таходатчика;
  • настройка диапазона регулировки оборотов.

Для надежности в работе и правильности настройки рекомендуется выполнять настройку в следующей последовательности:
1) Настройка плавности набора оборотов выполняется подстроечным резистором R1, который отвечает за плавность набора оборотов коллекторного двигателя.
2) Настройка таходатчика выполняется подстроечным резистором R3, что позволяет убрать рывки и дерганье в работе двигателя при регулировке скорости вращения.
3) Настройка диапазона регулировки оборотов выполняется переменным резистором R2. Настройка позволяет ограничить или увеличить минимальное число оборотов коллекторного двигателя, даже при минимально выкрученном потенциометре.

Подключение реверса:

Для подключения реверсного переключателя необходимо убрать перемычку в двигателе (обмотка и щетки). Провода в переключателе разделены тремя парами проводов, одна из которых имеет залуженные концы. Пара с залуженными концами подключается к клемме M. Две оставшиеся пары подключаются к обмотке и щеткам. Какая пара будет подключена к обмотке или щеткам не имеет значения. Полярность подключения не имеет значения.
Пара проводов для подключения к таходатчику двигателя имеет зеленый или черный цвет.
Тех.характеристики платы:

Здесь можно скачать печатную плату в формате LAY, но не много иного вида: СКАЧАТЬ.

Схема и расположение деталей на ней:

2114 — Контроль скорости двигателя для больших двигателей постоянного тока

2114 — Контроль скорости двигателя для больших двигателей постоянного тока — доктор Годфрид-Виллем Раес

Доктор Годфрид-Виллем RAES

Kursus Experimentele Muziek : Boekdeel 2: Живая электроника

Hogeschool Gent: Отделение музыки и драмы



2114:

Приложение

<Контроль скорости больших двигателей постоянного тока>

Скорость коллекторного двигателя постоянного тока (щеточного двигателя) зависит от приложенного напряжения.Крутящий момент является функцией тока двигателя, поэтому его невозможно снизить. скорость без снижения крутящего момента. Для двигателей большего размера требуются довольно большие токи, которые трудно контролировать с помощью схемы регулирования тока или напряжения. ШИМ — стандартный ответ на проблемы, но имеет свои хитрые стороны: если частота модулированной волны слишком низкая (ниже звука), двигатель станет здоровенный источник звука и поэтому делать музыкальные приложения (автоматизированные инструменты) почти невозможно.С другой стороны, если вы возьмете частоту намного выше звука, тепло, выделяемое в силовых Мосфетах, может иметь тенденцию становиться недопустимым. Также — важное соображение для наших собственных выступлений с использованием сонарных версий мой невидимый инструмент — будет много ультразвукового шума, создающего сонар невозможно.

Итак, мы пришли к совершенно другому подходу: вместо регулирования источник питания постоянного тока с использованием последовательного транзистора, IGTB или mosfet, мы разработали простой схема, регулирующая подачу переменного тока с помощью полупроводникового симистора тиристора с переходом через нуль модули.Мы использовали твердотельные реле Crouzet с диапазоном входного сигнала управляющего переключателя. от 3 до 32 В постоянного тока и мощность выходного переключателя до 10 А при минимальном переменном напряжении 24В.

The Basic Stamp, микроконтроллер PIC, считывает байт из входного порта и преобразует это в периодический импульс на выходном контакте 20. Минимальное время включения должно быть 10 мс (для сети 50 Гц), а время включения / выключения этого сигнала будет определять среднее напряжение, воспринимаемое двигателем. Только твердотельные реле. по нулевым переходам переменного напряжения.На 50 Гц таких крестиков 100 в секунду. Итак, если мы пропустим только 1 полуволну в секунду, выходное напряжение будет 1%. максимального значения. Если у двигателя очень малая масса, следует использовать очень большой сглаживающий конденсатор над двигателем. Если двигатель имеет большую массу или двигается какой-то маховик (например, большой вентилятор), чем емкость конденсатора приниматься очень низко.

Это, очевидно, помогает для плавной работы двигателя, для распределения импульсов ВКЛ / ВЫКЛ. равномерно в течение периода употребления.Итак, для мощности 25% должна быть следующая схема: используемый:

1000100010001000100010001000100010001000 ….

Для 50%:

1100110011001100110011001100110011001100 …, каждый бит соответствует длительности 10 мс.

Выходной контакт 19 управляет реле, используемым для управления направлением вращения. двигателя (CW / CWW). Контакт 13 показан подключенным к другому реле, с помощью которого вся цепь питания двигателя может быть включена или выключена.

И твердотельное реле, и мостовой выпрямитель следует устанавливать на большой радиатор.


последнее обновление: 2015-04-26

404 WOODWEB ERROR

— Пиломатериалы, грамм
Machinery Exchange
-Machinery-Gram
Обмен объявлений
База знаний
База знаний: поиск или просмотр
Клеи для склеивания и ламинирования
Клеи и связующие
Агенты
-Оборудование для склеивания и зажима
Архитектурный Столярные изделия
-На заказ Столярные изделия
-Двери и
Windows
-Полы
-Общие
-Мельница Установщик
-Токарный станок Токарная обработка
-Отливки
-Столярка
Реставрация
-Лестница
-Стандартный
Производство

Business
-Сотрудник Отношения
-Оценка —
Бухгалтерский учет —
Рентабельность
-Юридический
-Маркетинг
-Растение Менеджмент
-Проект
Управление
-Продажа

Столярное дело
-Коммерческий
Мебель
-Обычай Шкаф
Конструкция
-Кабинет Дизайн
-Кабинет Дверь
Конструкция
-Общий
-Установка
-Жилая
Мебель
-Магазин Светильники
Компьютеризация
-Программное обеспечение
-CAD и конструкция
-CNC Машины
и Техники
Пыль Сбор, безопасность, эксплуатация завода
-General
-Материал Обработка
-Дерево Отходы
Утилизация
-Безопасность Оборудование
-Hazard
Связь

Отделка
-Общие
Дерево Отделка
-Высокий Скорость
Производство
-Ремонт

Лесное хозяйство
-Агро-Лесное хозяйство
-Лес Изделие
Лаборатория Статьи
-Дерево Вредители и
Болезни
-Древесина Сбор урожая
-Дерево Посадка
-Woodlot
Управление

Мебель
-Пользовательский Мебель
-Мебель Типовой проект
— Общий вид
-Мебель
Производство
-На открытом воздухе Мебель
-Мебель Ремонт
-Мебель
Репродукция
-Восстановление

Ламинирование и Solid Surfacing
-Производство
Техники
-Материалы
-Оборудование

Пиломатериалы и фанера
— покупка
-Хранение
-Дерево
Идентификация
-General

Панель Обработка
-Общие
-Машина Настройка и обслуживание

Первичный Обработка
-Воздух Сушка
Пиломатериал
-Печать Строительство
-Печь Операция
-Пиломатериалы Сорт
-Лесопилка
-Дерево
Управление
-Урожай Формулы
Твердая древесина Обработка
-Общие
-Настраивать и
Техническое обслуживание
-Инструмент
-Орудие труда Шлифовка
Шпон
-Машины
-Обработка и
Производство
-Техники

Дерево Машиностроение
-Общее
-Древесина Недвижимость
Деревообработка Разное
-Аксессуары
-Гибание Дерево
-Лодка Дом
-Лодка Ремонт
-Резьба
-Музыкальный
Инструменты
-Рисунок Frames
-Инструмент Обслуживание
-Деревообработка

Контроль и измерение скорости двигателя постоянного тока

При тестировании скорости двигателя постоянного тока к двигателю применяется ШИМ, и его рабочий цикл изменяется от минимального до максимального.При применении ШИМ также измеряется фактическая частота вращения двигателя постоянного тока и записывается, чтобы увидеть, как изменяется скорость двигателя (об / мин) при изменении ширины ШИМ. Наряду с этим также измеряется приложенное к двигателю напряжение, чтобы увидеть скорость двигателя при разном приложенном напряжении. Точнее, после записи всех значений готовится таблица наблюдений для ширины импульса (рабочего цикла), приложенного напряжения и скорости двигателя в оборотах в минуту. Эта таблица используется для подготовки графика рабочего цикла -> числа оборотов или приложенного напряжения -> графика числа оборотов двигателя.

Данный проект демонстрирует приведенный выше пример.Он применяет ШИМ к двигателю постоянного тока для непрерывного изменения его скорости от минимальной до максимальной и от максимальной до минимальной, а также измеряет следующие параметры

1) Ширина ШИМ в%

2) Подаваемое напряжение на двигатель

3) Скорость двигателя в об / мин

Он использует плату Arduino UNO для генерации ШИМ и измерения / расчета более 3 параметров. Эти параметры отображаются на ЖК-дисплее 16×4. С помощью Arduino очень легко изменять скорость двигателя постоянного тока. Arduino может генерировать ШИМ на своем аналоговом выходном контакте, и когда он применяется к двигателю постоянного тока, его скорость изменяется.Так что это очень простая и легкая задача. Для измерения частоты вращения используется датчик оптопрерывания MOC7811. Когда двигатель совершает 1 оборот, датчик генерирует 1 импульс, и такие импульсы рассчитываются Arduino для расчета числа оборотов в минуту. Итак, давайте посмотрим, как это делается. Начнем сначала с принципиальной схемы, а затем ее описания и работы.

Принципиальная схема:

Описание схемы:

Как показано на рисунке, схема построена с использованием платы разработки Arduino UNO, ЖК-дисплея 16×4, транзистора Дарлингтона NPN TIP122 и оптического датчика прерывания MOC7811.

· Аналоговый выходной контакт 9 Arduino управляет двигателем постоянного тока 12 В при 2000 об / мин через TIP122. Этот вывод подключается к базовому входу TIP122 через токоограничивающий резистор R2, а двигатель постоянного тока подключается к коллектору TIP122

. На внутренний ИК-светодиод MOC7811 подается прямое смещение с использованием источника питания 5 В от платы Arduino через токоограничивающий резистор R1. Внутренний фототранзистор подтягивается резистором R4. Коллекторный выход транзистора подключен к цифровому выводу 7 или Arduino

. Выводы данных ЖК-дисплея с D4 по D7 подключены к цифровым выводам 5, 4, 3 и 2 Arduino, а выводы управления Rs и En подключены к 12 и 11.Вывод RW подключен к земле. Вывод Vcc и вывод LED + подключены к источнику питания 5 В от платы Arduino, а выводы Vss и LED- выводы подключены к земле платы Arduino

· Один потенциометр подключен к выводу Vee для изменения контрастности ЖК-дисплея

Работа схемы:

· Сначала на двигатель подается напряжение 12 В от внешнего источника питания. Затем плата Arduino, ЖК-дисплей и датчик получают питание через USB от ПК / ноутбука

· Первоначально ЖК-дисплей показывает разные параметры, как

PWM ip:

PWM Duty:

PWM volt:

speed:

· Затем Arduino начинает применять ШИМ к двигателю с максимальной шириной импульса

· Таким образом, двигатель начнет вращаться с максимальной скоростью.Предусмотрена некоторая временная задержка, позволяющая двигателю достичь полной скорости

· Когда двигатель начинает вращаться, шлицевое колесо, прикрепленное к его валу, также будет вращаться.

· Датчик MOC7811 расположен таким образом, что паз колеса проходит через датчик воздушный зазор. Таким образом, когда двигатель совершает один полный оборот, паз проходит через зазор датчика. Из-за прорези в колесе ИК-свет падает на фототранзистор. Таким образом, транзистор проводит и генерирует отрицательный импульс на выходе коллектора. Таким образом, каждое вращение двигателя производит импульс

· Частота этих импульсов фактически равна RPS (-оборотов в секунду) двигателя.Чтобы измерить частоту этого импульса, сначала измеряется время включения, затем измеряется время выключения, и исходя из этой частоты рассчитывается как

Период времени = Ton + Toff (в нас)

Частота = 1000000 / период времени

· Эта частота скорость двигателя в RPS. Исходя из этого RPS, скорость двигателя рассчитывается в RPM как

RPM = 60 × RPS

· Вход ШИМ изменяется от 250 до 100 с шагом 15. Это напрямую отображается на ЖК-дисплее

· Время включения и выключения время выхода ШИМ также измеряется для расчета рабочего цикла ШИМ как

Продолжительность ШИМ = [PWM_Ton / (PWM_Ton + PWM_Toff)] × 100

· Наконец, напряжение, приложенное к двигателю, рассчитывается как

Напряжение, приложенное к двигателю = напряжение двигателя × режим

= (12/100) × режим

· Сначала вход ШИМ уменьшается с 250 до 100 за 10 шагов по 15, а затем снова увеличивается со 100 до 250, и этот цикл повторяется непрерывно

· Итак скорость двигателя непрерывно уменьшается, а затем непрерывно увеличивается.Мы можем наблюдать изменение скорости двигателя, которое отображается на ЖК-дисплее как скорость в об / мин.

Таким образом, данный проект изменяет скорость двигателя постоянного тока, а также точно ее измеряет. Он отображает% ширины импульса, приложенного к двигателю, вместе с приложенным напряжением. Таким образом, можно записать скорость двигателя в об / мин при разном напряжении и ширине импульса в таблице наблюдений для дальнейших нужд.

Пылесборники — Quatro Air Technologies

JetStream
Маленький компактный пылесборник Описание
  • Компактная компактная конструкция
  • Health-smart, содержит антимикробный рукавный фильтр
  • HEPA-фильтр медицинского класса в комплекте
  • Сверхтихая работа
  • Бесконечное регулирование скорости
  • Моторный отсек быстрого доступа
  • Настраивается для OEM-приложений
iVAC
Полностью автоматический «самоочищающийся» пылесборник Описание
  • Разработанный для систем, генерирующих большие объемы пыли, iVAC представляет собой интеллектуальный пылеуловитель нового поколения с FCS
  • Эксклюзивная система очистки фильтра (FCS), полностью автоматическая, самоактивирующаяся и не требующая громкой связи
  • Фильтр True HEPA, 99.Эффективность 97% по субмикронным частицам
  • Для мелкой циркониевой пыли и фрезерования CAD / CAM
  • Встраиваемый очень большой КОЛЛЕКТОР
  • Полностью цифровая панель управления показывает циклы замены и обслуживания фильтров
iVAC CadCam серии
Специальные агрегаты для непрерывного фрезерования Описание
4 основные причины использования серии IVAC CadCam:
  • Эксклюзивная функция очистки фильтра на линии (работайте на мельнице на ночь, пока фильтры убираются сами)
  • Функция скорости AutoFlow (установлена ​​минимально допустимая скорость, двигатели автоматически до преодоления повышения давления)
  • Функция временного включения (очистка мельницы, когда iVAC находится в режиме ожидания)
  • Эксклюзивные гибридные моторы INFINITY
Скорость серии
Большой бесщеточный Описание
  • Серия Premium Power универсального применения
  • Высокоэффективный бесщеточный пылесборник с дистанцией мили в минуту
  • Уникальная субмикронная фильтрация пыли до 0.3 мкм
  • Омолаживающая картриджная фильтрующая система «Slide & Glide»
  • Бесщеточный, безмешковый и необслуживаемый промышленный двигатель
  • Нет щеток или фильтровальных мешков для замены и замены
  • Комплексная расширенная двухлетняя гарантия
  • Доступны дополнительные функции коллектора предфильтра и выхлопного фильтра запаха
SPH-Mini
Компактный пылесборник Описание
  • Улавливание паров и твердых частиц у источника
  • Доступны несколько вариантов фильтров.Может включать одноразовый мешок, HEPA-фильтр, полиэфирный картриджный фильтр, газофазный фильтр и все это в одной картонной коробке.
  • Тихий (52 дБА) со встроенными функциями бесшумного режима
  • Портативный дизайн можно установить где угодно
  • Специальные химические фильтры могут быть встроены для борьбы с токсичными и / или неприятными запахами, свяжитесь с нами для индивидуальных применений
  • Доступно автоматическое управление
  • Картонный фильтр «все в одном» можно настроить в соответствии с конкретными требованиями (обратитесь на завод)
CSA
Удаление пыли и запаха для тяжелых условий эксплуатации Описание
  • Разработано для ВСЕХ тяжелых условий эксплуатации (для высокого уровня мусора и запаха)
  • С большим мешком для сбора, HEPA-фильтром и глубокими фильтрами для устранения запахов
  • LaserBlue Gel печать гарантирует ОТСУТСТВИЕ БАЙПАСА
  • Двойная высокоскоростная турбина для высокого всасывания, давления и воздушного потока
  • Бесшумная работа для офиса
  • Предназначен для легкого бокового доступа к панелям для фильтрующего мешка и обслуживания двигателя.
  • Универсальная конструкция позволяет использовать вход 2,5 дюйма, 3 дюйма, 4 дюйма вместе с нагнетанием
Серия CollectALL 100
Гибридный бесщеточный пылесборник Описание
  • Предназначен для ВСЕХ применений (пары припоя, родий, пыль и мусор)
  • Новый гибрид, технология двигателя с высоким всасыванием
  • Со сборным мешком, HEPA, фильтром запаха и бесщеточным двигателем высокого давления
  • Трехступенчатая фильтрация улавливает все твердые частицы
  • Бесшумная работа для офиса
  • Дополнительный комплект колесика: Номер детали: AS025
Аэровак
Улавливатель частиц высокого давления Описание
  • Улавливает твердые частицы в источнике
  • Картриджные фильтры, картридж HEPA и выпуск HEPA
  • Тихий (52 дБА) со встроенными функциями бесшумного режима
  • Портативный дизайн можно установить где угодно
  • Возможна установка на роликах
  • Доступно автоматическое управление

Управление скоростью двигателя постоянного тока с использованием Arduino и PWM с программой и схемой

Управление скоростью двигателя постоянного тока с использованием Arduino и PWM

Управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью интерфейса ПК — это простой проект, сделанный своими руками.В этом проекте скорость двигателя постоянного тока контролируется путем отправки команды через ПК. Arduino напрямую подключается к ПК через USB-кабель, и команда подается на Arduino на последовательном мониторе Arduino IDE.

Двигатель подключен к транзистору, а база транзистора подключена к выводу PWM Arduino, и скорость двигателей изменяется в соответствии с сигналом PWM, поступающим от Arduino.

Управление двигателем постоянного тока Arduino — Работает

Arduino подключается к ПК через USB-кабель.Мы можем отправить команду на ПК на серийном мониторе. Мы можем изменить скорость двигателя от 0 до 9. Когда 0 посылается через Serial Monitor, двигатель работает на минимальной скорости (то есть нулевой). Когда скорость изменяется от 1 до 9, скорость увеличивается, при этом значение 9 устанавливается как максимальная скорость двигателя.

ШИМ-контроллер двигателя постоянного тока используется для управления скоростью. В ШИМ Arduino посылает пульсирующую волну, которая похожа на нестабильный режим микросхемы таймера 555.

ШИМ-регулятор скорости (широтно-импульсная модуляция)

Микроконтроллер и Arduino — цифровые устройства; они не могут дать аналоговый выход.Микроконтроллер выдает на выходе НУЛЬ и ЕДИНИЦУ, где НУЛЬ — логический НИЗКИЙ, а ЕДИНИЦА — логический ВЫСОКИЙ. В нашем случае мы используем 5-вольтовую версию Arduino. Таким образом, логический НУЛЬ — это нулевое напряжение, а логический ВЫСОКИЙ — 5 напряжений.

Цифровой выход хорош для цифровых устройств, но иногда нам нужен аналоговый выход. В таком случае очень полезен ШИМ. В ШИМ выходной сигнал переключается между нулем и единицей, на высокой и фиксированной частоте, как показано на рисунке ниже.

Выходной сигнал ШИМ

Как показано на рисунке выше, время включения — «Ton», а время выключения — «Toff».T — это сумма «Ton» и «Toff», которая называется периодом времени. В концепции ШИМ «T» не меняется, и «Ton» и «Toff» могут меняться, таким образом, когда «Ton» увеличивается, «Toff» будет уменьшаться, а «Toff» увеличиваться, когда «Ton» уменьшается пропорционально.

Рабочий цикл — это часть одного периода времени. Рабочий цикл обычно выражается в процентах или соотношении. Период — это время, необходимое сигналу для завершения цикла включения и выключения. В качестве формулы рабочий цикл может быть выражен как:

  РАБОЧИЙ ЦИКЛ = (Тонна ÷ Т) x100%  

Теперь скорость двигателя меняется в зависимости от рабочего цикла.Предположим, что коэффициент заполнения равен нулю, двигатель не работает, а при коэффициенте заполнения 100% двигатель работает на максимальных оборотах. Но эта концепция не всегда верна, потому что двигатель запускается после подачи некоторого фиксированного напряжения, называемого пороговым напряжением.

Транзистор (2N2222)

Микроконтроллер

и Arduino могут обрабатывать сигналы и потреблять ток от 20 до 40 мА, но двигатели нуждаются в высоком токе и напряжении, поэтому мы используем транзистор для управления двигателем. Транзистор соединен последовательно с двигателем, а база транзистора соединена с выводом PWM Arduino через сопротивление.Сигнал PWM поступает от Arduino, и транзистор работает как переключатель и замыкает эмиттер (E) и коллектор (C), когда сигнал PWM находится в высоком состоянии, и обычно открывается, когда сигнал PWM находится в состоянии LOW. Этот процесс работает непрерывно, и двигатели работают с желаемой скоростью.

Компоненты

Компоненты Спецификация Количество
Arduino Nano 1
Двигатель постоянного тока Низкое энергопотребление 1
Транзистор 2N222 1
Адаптер питания 12 В 1
Сопротивление 1K 1
Диод 1N4004 1
USB-кабель для Arduino Nano 1

Управление двигателем постоянного тока Arduino — Схема

Принципиальная схема показана на рисунке ниже.Если вы делаете эту схему на печатной плате общего назначения (ZERO PCB) или макетной плате, этот рисунок будет полезен.

Управление скоростью двигателя постоянного тока Arduino

Более того, если вы хорошо разбираетесь в травлении печатных плат, используйте изображения, представленные ниже.

Управление двигателем постоянного тока Arduino-PWM — Дизайн печатной платы

Контроль скорости двигателя постоянного тока

В схеме используется Arduino Nano , очень маленький по размеру и дружественный к макетной плате.

Вывод BASE транзистора (2n2222) подключен к выводу D9 Arduino через сопротивление 1 кОм, сопротивление используется для ограничения тока. Двигатель подключен между коллекторным выводом транзистора и Vcc. Диод (1n4004) подключен параллельно двигателю с обратным смещением; он используется для блокировки обратного тока. Эмиттерный вывод транзистора подключен к земле. Эта схема питается от адаптера на 12 В.

Управление двигателем Arduino PWM — видео

Управление двигателем постоянного тока Arduino

Управление двигателем Arduino PWM

Управление скоростью двигателя постоянного тока — Загрузить программу

Скачать программу / код

В начале кода объявлены два целых числа с именами «out1» и «val», где out1 равно 9, что показывает, что вывод D9 Arduino используется как вывод (или вывод ШИМ).Более того, данные, поступающие от последовательного монитора, сохраняются во втором целом числе «val».

В void setup () последовательная связь начинается с использования функции «Serial.begin (9600)», где 9600 — скорость передачи последовательного монитора. После этого «out1» объявляется как выход, потому что двигатель является выходным устройством.

В цикле void «serial.available» используется внутри условия «если», оно становится истинным, когда какие-либо данные отправляются через монитор последовательного порта. Эти данные сохраняются в виде целого числа val с использованием Serial.читать ».

После этого используется много условий «если», в первом «условии если», когда через монитор последовательного порта отправляется «0», оно становится истинным. В скобках «analogWrite (out1, 0)» используется для запуска двигателя при нулевом значении ШИМ. В функции «analogWrite (out1, 0)», «out1» используется для обозначения вывода, который мы хотим использовать, а «0» — это значение ШИМ на этом выводе. После этого на последовательном мониторе отображается «Speed ​​is = 0» с помощью функции «Serial.println». После этого целое число «val» обновляется до 10, где 10 — случайное значение, отличное от 0 до 9.

В следующей строке, если условие используется для «val == 1», в это время двигатель работает со значением PWM, равным 175. Те же условия используются до 9, в 9 двигателях используется значение 255 PWM, 255 — это максимальное значение PWM. ценить.

Процесс

  1. Подключите Arduino через USB и загрузите код
  2. Откройте монитор последовательного порта и установите скорость передачи 9600
  3. Теперь введите любое число от 0 до 9.

После ввода любого значения от нуля до 9 скорость двигателя меняется, но мы не можем правильно увидеть изменение скорости на видео, но вы можете увидеть это вживую.

EM-282C-48V 24-48Vdc 80A КОНТРОЛЛЕР ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Товар недоступен для онлайн-заказа.

EM-282 — пускатель двигателя постоянного тока с полным мостом. Он разработан для работы с двигателем постоянного тока (с постоянным магнитом и щеткой) в приложениях, где требуется множество специальных функций и настроек. У стартера есть регулируемые рампы ускорения и замедления, обеспечивающие плавный пуск и остановку.Регулируемый предел тока защищает двигатель от перегрузки по току. Также доступно ограничение тока для торможения (регенерация). EM-282 имеет две выбираемые и настраиваемые скорости. Эта функция может быть полезна, например. в приложениях для позиционирования. Входы FW и BW управляют движением вперед и назад. Вход STOP предназначен для остановки двигателя, но также доступны отдельные входы ограничения для конечных упоров направления FW и BW, которые вызывают остановку двигателя. Вход SPEED-2 активирует предварительно установленную скорость-2, но его также можно настроить для использования в качестве аналогового входа управления скоростью (сигнал 0-5 В).Клемма ОТКАЗ работает одновременно с входом и выходом. Линия неисправности внутренне подтянута к высокому уровню (100 кОм до Vsupply), но будет понижена при перегреве или условно также в текущей ситуации отключения. Если линия НЕИСПРАВНОСТИ опущена извне, это вызовет остановку и запретит новый запуск. Например, можно связать контакты НЕИСПРАВНОСТИ нескольких устройств вместе и таким образом добиться синхронного останова.
Вождение может осуществляться с двумя выбираемыми режимами управления, непрерывным и импульсным. В непрерывном режиме двигатель работает, пока подана команда.В импульсном режиме короткая команда запускает двигатель, и только новый импульс изменит состояние. Входы делятся на две группы: командные и предельные входы. Эти группы могут быть индивидуально настроены для работы с NPN (подключение к нулевому контролю) или PNP (положительное управление напряжением) -логией. Параметры устанавливаются в цифровом виде с помощью портативного интерфейсного блока EM-236. С помощью этого устройства те же настройки (регулировки) также можно легко скопировать на другое или несколько устройств. Работу контроллера и некоторые его функциональные параметры также можно контролировать с помощью интерфейсного блока EM-236.


ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ (программа EM-282C-48V v1.8 / pcb -C ver.1 или более поздняя)
Номинальное напряжение питания. 24-48 В постоянного тока (пределы абс. 20-60 В)
Напряжение отключения 10 В
Регулируемый предел перенапряжения 20-65 В
Ток холостого хода (тип. 20 мА)
Макс. непрерывно 80A (при температуре окружающей среды 25 ° C)
70A (при температуре окружающей среды 60 °) и пиковом 160A (5 с)
Токи двигателя примерно на 20% ниже, если частота ШИМ составляет 16 кГц
Ток тормозной нагрузки (контакт 16) макс. пик 100A
Регулируемый предел тока 1-200A
ВНИМАНИЕ! ограничение тока увеличивается на 20% во время пуска.
Превышение темп. предельное значение 100 ° C
Регулируемая рампа пуска и останова 0-5 с
Частота ШИМ 2 кГц / 16 кГц
Шкала входной скорости (скорость-2) 0-4,5 В = 0-100% ШИМ
Входная шкала I-lim 0-5 В = 0- 200A
Логика управления входом: высокий = 4-30 В, низкий = 0-1 В
Управляющие входные импедансы тип. 10 кОм
Время отклика управляющего входа обычно 5 мс.
Выход из строя. NPN открытый колл. макс. 42 В / 0,5 A
Актив. аварийного сигнала Uin <1 В (NPN с нагрузкой 100 кОм)
Переключатель выхода вентилятора на 55 ° C, выкл 50 ° C
Выход вентилятора NPN max 40 В 100 мА
Выход тормоза макс.40A NPN с открытым коллектором
12 В Вентилятор (+) макс. 100 мА
Разъемы двигателя и питания 16 мм²
Разъемы управления 1 мм²
Размеры 180x122x60 мм
Сертифицировано CE для промышленной среды (EMC)
Рабочая температура окружающей среды (Ta) -40 … 60 ° C
Вес 750 г

Файлы с продуктами

Товар недоступен для онлайн-заказа.


Схема обратной связи для двигателей с постоянными магнитами




.Собственный спад на кривой скоростных характеристик крутящего момента устройства с постоянным магнитным полем. чистый двигатель можно в значительной степени преодолеть с помощью механизма обратной связи, такого как что изображено на схематической диаграмме фиг. 6 (эта схема также применима шунтировать двигатели, в этом случае, вероятно, было бы предпочтительнее возбуждать поле от источника постоянного тока). Улучшение, достигаемое с помощью этого методика показана на кривых на фиг. 7. Уместно отметить, что нисходящие наклоны кривых на фиг.7А был бы еще круче, если бы реостатный использовался контроль тока якоря.

Это система включения-выключения, в которой рабочий ток разделен к якорю двигателя таким образом, чтобы поддерживать почти постоянную скорость. Он похож на широтно-импульсную модуляцию, но обычно не используется. так обозначено, потому что и время включения, и ток различаются. Он разделяет однако характерная особенность широтно-импульсной модуляции в этом двигателе ток либо включен, либо выключен — нет рассеивания мощности от промежуточных текущие значения как при реостатическом контроле.Среднее значение арматуры ток — это контролируемый параметр, и он является функцией среднего рабочий цикл.


Рис. 6. Схема управления скоростью двигателя постоянного тока с использованием обратной связи по току. * Регулировать подходит для двигателя Все резисторы + 5% 1/2 Вт, если не указано иное; Модулятор Шмитта; Драйвер и вывод; Датчик обратной связи по току

РИС. 7. Характеристики регулирования скорости двигателя постоянного тока с постоянными магнитами. А.«Естественные» характеристики при питании двигателя от разветвленной батареи или стабилизированный источник питания по напряжению. Б. Скоростно-крутящие характеристики когда один и тот же двигатель управляется схемой обратной связи на фиг. 6.

Обнаруживаемый параметр — это не скорость двигателя, а напряжение. падение на переход база-эмиттер силового транзистора Q5. Эта величина T зависит от тока двигателя. Например, если увеличился к двигателю прикладывается механическая нагрузка, она имеет тенденцию замедляться и уменьшаться его противодействующая ЭДС, так что он может потреблять больше тока, создающего крутящий момент.Падение напряжения V_BE в Q5 становится больше из-за более высокого коллектора. Текущий. Чувствительный транзистор — Q6, и напряжение постоянного тока, которое представляет скорость двигателя развивается в точке «А». Это напряжение подается на вход схемы триггера Шмитта, включающий транзисторы Q 1 и Q2. Напряжение «сравнения», полученное от регулятора регулировки скорости, R1, также применяется к этому входу. Состояние проводимости транзистора Q2 поэтому определяется чистым постоянным напряжением, измеренным базой входного сигнала. транзистор Q1.Транзистор Q3 представляет собой простой каскад усилителя постоянного тока для большего эффективное срабатывание управляющего транзистора Q4. Транзистор Q5 является силовым выходом. каскад, который фактически «измеряет» ток якоря двигателя. Финал Существенным элементом является безынерционный диод D3. Этот диод обеспечивает путь для тока якоря во время интервалов, когда транзистор Q5 находится в его выключенное состояние. Источником этого тока является энергия, запасенная в магнитное поле двигателя. Благодаря этому достигается более постоянный крутящий момент. текущий путь через D3.Без D3 эта накопленная энергия будет проявляться это само по себе как деструктивный всплеск напряжения.

Исходя из вышеизложенного, принцип действия этого регулятора скорости схему теперь можно понять. Как уже указывалось, увеличенный мотор нагрузка приводит к более высокому напряжению база-эмиттер, V_BE, на выходной мощности транзистор Q5. Это напряжение измеряется каскадом обратной связи Q6, и создается постоянное напряжение, пропорциональное среднему V_BE в Q5. через конденсатор C4.Когда таким образом на конденсаторе создается более высокое напряжение C4, он заставляет входной каскад Q1 триггера Шмитта сокращать его проводимость. интервалы. В результате увеличилось время для этапа Q2 и для всех последующие этапы через Q5, вызывает более высокий средний ток. к якорю двигателя, тем самым восстанавливая большую часть истощенной скорости. Противоположные реакции происходят при ослаблении нагрузки на двигатель.

Небольшое размышление показывает, что схема на фиг.6 включает в себя положительные обратная связь (увеличение тока якоря вызывает дальнейшее увеличение). Однако фактора обратной связи недостаточно, чтобы вызвать нестабильность. Сам двигатель имеет тенденцию препятствовать кумулятивному накоплению либо «Зависание» или колебательное состояние может быть причиной каждого приращения дополнительного ток производит повышенную скорость, счетчик ЭДС увеличивается, тем самым подавление развития убегающего тока.

Делитель напряжения триггера Шмитта, состоящий из R5, R8, R9 и R11, подключается через 12-вольтовый источник питания.Из-за этого, если напряжение от источника питания станет выше, транзистор Q2 будет смещен на на более короткое время, тем самым предотвращая увеличение среднего тока от доставки к мотору. Хотя это компенсирующее действие не идеально, это снижает зависимость скорости двигателя от напряжения питания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.