Чем можно регулировать обороты двигателя

Регулятор оборотов двигателя 220 вольт

Обычно регулирование оборотов для двигателей на 220 вольт осуществляют с помощью тиристоров. Типовой схемой считается подсоединение электродвигателя в разрыв анодной цепи тиристора. Но во всех подобных схемах должен быть надежный контакт. И поэтому их нельзя применить в регулировании частоты вращения коллекторных двигателей, так как механизм щеток искусственно создает небольшие обрывы цепи.

Двигатель вместе с силовым тиристором VS2 подключен в диагональ диодного моста VD3, на другую же поступает сетевое напряжение переменного тока 220 вольт. Кроме того, этот тиристор осуществляет контроль достаточно широкими импульсами, благодаря чему, непродолжительные обрывы цепи, с которыми работают все коллекторные двигатели, не влияют на устойчивую работу схемы.

Управляет первым тиристором транзистор VT1, подключенный по схеме генератора импульсов. Как только напряжение на конденсаторе станет достаточным для открытия первого транзистора, на управляющий вывод тиристора поступит положительный импульс. Тиристор откроется и теперь уже на втором тиристоре появится длительный управляющий импульс. И уже с него напряжение, которое фактически и влияет на величину оборотов, поступает на двигатель.

Частоту оборотов вращения электродвигателя подстраивают переменным сопротивлением R1. Так как в цепь второго тиристора подсоединена индуктивная нагрузка, то возможно спонтанное открывание тиристора, даже в момент отсутствии управляющего сигнала. Поэтому для блокировки этого, в схему включен диод VD2 который подсоединен параллельно обмотке L1 двигателя.

Во время настройки схемы регулятора оборотов двигателя желательно использовать стробоскоп, которым можно измерить частоту вращения электродвигателя либо обычный стрелочный вольтметр для переменного тока, который подключают параллельно двигателю.

С помощью подбора сопротивления R3 задают диапазон изменения напряжения от 90 до 220 вольт. Если при минимальных оборотах двигатель работает некорректно, то требуется уменьшить номинал резистора R2.

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

В роли чувствительного элемента используется термистор. В результате его нагревания уменьшается его сопротивление, и поэтому на выходе операционного усилителя, наоборот напряжение увеличивается и через полевой транзистор управляет оборотами вентилятора.

Переменным сопротивлением P1 — можно задать наименьшую скорость вращения вентилятора при наименьшей температуре, а переменным сопротивлением P2 регулируют наибольшую скорость вращения при максимальной температуре.

В нормальных условиях настраиваем резистором P1 минимальные обороты двигателя. Затем нагревают датчик и сопротивлением P2 адают нужную частоту вращения вентилятора.

Схема управляет скоростью вентилятора в зависимости от показаний температур, с помощью обычного термистора с отрицательным температурным коэффициентом.

Схема настолько проста, что в ней присутствует только три радиокомпонента: регулируемый стабилизатор напряжения LM317T и два сопротивления, образующие делитель напряжения. Одно из сопротивлений — термистор с отрицательным ТКС, а другое — обычный резистор. Для упрощения сборки рисунок печатной платы привожу ниже.

В целях экономии, можно оснастить регулятором оборотов типовую болгарку. Такой регулятор для шлифования корпусов различной радиоэлектронной аппаратуры является незаменимым инструментом в арсенале радиолюбителя

Микросхема U2008B является ШИМ-регулятором оборотов коллекторных электродвигателей переменного напряжения. Изготавливается компанией TELEFUNKEN, чаще всего ее можно увидеть в схеме управления электродрелью, шаговой пилы, электролобзика и т.п., а также работает с двигателями от пылесосов, позволяя регулировать тягу. Встроенный контур плавного старта сощественно продлевает срок эксплуатации двигателей. Схемы регулировки на базе этого чипа можно также применять для регулировки мощности, например обогревателей.

Все современные дрели выпускают с встроенными в них регуляторами числа оборотов двигателя, но наверняка, в арсенале каждого радиолюбителя имеется старая советская дрель, у которых изменение числа оборотов не было задумано, что, резко снижает эксплуатационные характеристики.

Регулировать скорость вращения асинхронного безколлекторного двигателя можно с помощью настройки частоты питающего переменного напряжения. Данная схема позволяет регулировать скорость вращения в довольно широком диапазоне — от 1000 до 4000 оборотов в минуту.

Регулятор оборотов коллекторного двигателя

Так как разброс скоростей коллекторных двигателей постоянного тока даже в пределах одного исполнения может составлять до 10-20%, для более эффективного использования в промышленных системах они чаще всего используются совместно со специальными регуляторами оборотов. Регулятор оборотов, во-первых, может компенсировать разброс скоростей, обусловленный разбросом параметров составных частей двигателя. Во-вторых, регулятор адаптирует скорость выбранной модели к требованиям и алгоритму работы конкретной системы, в которой этот двигатель установлен. В третьих, использование регулятора оборотов коллекторного двигателя позволяет снизить пусковой ток в момент старта и предотвращает таким образом возникновение пиков нагрузки в цепи питания.

Способы регулирования частоты оборотов коллекторного двигателя

Если рассматривать работу коллекторного двигателя в общих чертах, можно сказать, что частота вращения ротора двигателя постоянного тока пропорциональна ЭДС (приложенное напряжению минус потери на сопротивление), а величина крутящего момента пропорциональна току в его обмотке. Работа регулятора оборотов коллекторного двигателя может базироваться на использовании источников питания или батарей с различным номиналом или регулировкой выходного напряжения, на применении сопротивлений, либо основываться на электронном управлении. Направление вращения может быть изменено либо направлением действия магнитного поля, либо изменением подключения якоря. Для этого используются специальные контакторы направления.

Действующее значение напряжения может регулироваться путем использования последовательно установленных сопротивлений или электронных переключающих устройств, сделанных с использованием тиристоров, транзисторов, выпрямителей и др.

Параллельно-последовательное регулирование оборотов коллекторного двигателя

Параллельно-последовательное регулирование было стандартным методом управления железнодорожных тяговых электродвигателей до начала развития силовой электроники. Электрические локомотивы и поезда, как правило, имели по четыре электромотора, которые могли быть сгруппированы тремя различными способами:

• Все четыре мотора подключены последовательно (каждый из двигателей получал четверть от общего значения напряжения в линии);
• Две параллельно подключенные группы по два последовательно соединенных мотора (каждый из двигателей получал половину от общего значения напряжения в линии);
• Все четыре мотора подключены параллельно (каждый из двигателей получал полное значения напряжения в линии).

Эти три способа подключения обеспечивали три различные скорости вращения при минимальных потерях. В моменты старта и ускорения дополнительное регулирование скорости обеспечивалось резисторами. Впоследствии такая система была вытеснена регуляторами оборотов коллекторных двигателей, основанными на электронной системе управления.

Регулятор оборотов на основе ослабления поля

Увеличения частоты оборотов коллекторного двигателя постоянного тока можно добиться путем ослабления электромагнитного поля. Снижение напряжения электрического поля осуществляется путем включения сопротивления последовательно с шунтирующей обмоткой возбуждения, либо включением сопротивлений вокруг включённой последовательно обмотки возбуждения. При ослаблении электромагнитного поля снижается обратная ЭДС, больший ток протекает через обмотку якоря, что приводит к повышению частоты вращения двигателя. Обычно в регуляторах оборотов коллекторных двигателей метод ослабления поля не используется сам по себе, но применяется в совокупности с другими методами (такими, как, например, параллельно-последовательное регулирование оборотов).

Использование модулятора

В основе регуляторов оборотов коллекторных двигателей может лежать использование электрической цепи с применением модулятора: среднее значение напряжения, приложенного к двигателю, изменяется путем очень быстрого включения и выключения источника напряжения. Изменяя соотношение длительности состояний «включено» и «выключено», можно влиять на среднее значение напряжения, и как следствие, на частоту оборотов двигателя.

Процентное отношение длительности состояния «включено» от величины напряжения питания определяет среднее значение напряжения, приложенного к коллекторному двигателю. К примеру, при напряжении питания 24В постоянного тока и 50% состояния «включено», среднее значение напряжения, приложенного к двигателю, составит 12В. Во время состояния «выключено» индуктивность якоря вызывает дальнейшее протекание тока через диод, который называется диод обратной цепи и включен параллельно цепи двигателя.

Таким образом, напряжение питания будет циклически снижаться до нуля, и следовательно, среднее напряжение, приложенное к двигателю, периодически будет больше, чем напряжение питания до тех пор, пока процентное соотношение состояния «включено» не достигнет 100%. При соотношении 100% ток источника питания и ток двигателя равны. При использовании метода быстрого переключения питающего напряжения потери энергии ниже, чем при последовательном подключении сопротивлений.

Такой метод также называется широтно-импульсным модулированием (ШИМ) и часто регулируется микропроцессором. В регуляторах оборотов коллекторных двигателей дополнительно устанавливаются фильтры, сглаживающие среднее приложенное к мотору выходное напряжение, что приводит к снижению шума двигателя.

Как работает регулятор двигателя малого объема?

Система регулятора похожа на систему круиз-контроля. Он поддерживает скорость вашей газонокосилки или наружного силового оборудования. Если регуляторы Briggs & Stratton правильно отрегулированы, они поддерживают постоянную скорость двигателя независимо от нагрузки на двигатель, т. е. количества работы, которую должен выполнять двигатель.

На нагрузку на двигатель газонокосилки могут влиять холмы или высота травы. Что касается двигателя культиватора, нагрузка может зависеть от глубины стойки, в то время как на нагрузку на двигатель кустоизмельчителя может влиять толщина ветвей.

Без регулятора вам нужно будет вручную регулировать дроссель каждый раз, когда ваша газонокосилка будет проходить через густую траву. Регулятор выполняет эту работу за вас, обнаруживая изменения в нагрузке и регулируя дроссель для ее компенсации.

Типы систем управления

Ваш двигатель малого объема имеет либо пневматический, либо механический регулятор. Основное различие между ними заключается в том, как они определяют скорость.

Как работает механический регулятор двигателя

Для регулирования частоты вращения двигателя механический регулятор использует шестерни и муфты в картере для обнаружения изменений нагрузки и соответственного регулирования дроссельной заслонки.

Если вы используете двигатель малого объема при легкой нагрузке, карбюратор должен подавать в камеру сгорания относительно небольшое количество топливо-воздушной смеси. Все это контролируется коленчатым валом, который быстро вращается при легкой нагрузке и медленно, если нагрузка на двигатель увеличивается.

Если коленчатый вал вращается быстро, маховики раскрываются, надавливая на чашу регулятора и коленвал. Это приводит к закрытию дроссельной заслонки и ограничению подачи воздуха в двигатель.

Если нагрузка на двигатель увеличивается, коленчатый вал вращается медленнее. Это приводит к тому, что маховики ослабляются, а дроссельная заслонка открывается. Пружины регулятора удерживают дроссельную заслонку на желаемой максимальной скорости.

Как работают пневматические регуляторы двигателей

Устройство для измерения скорости на пневматическом регуляторе представляет собой подвижную воздушную лопасть, выполненную из металла или пластика. Эта деталь двигателя малого объема регистрирует изменение давления воздуха вокруг вращающегося маховика.

Для того чтобы переместить дроссель в открытое положение, пневматический регулятор также использует одну или две пружины. По мере того, как нагрузка уменьшается, скорость двигателя увеличивается, количество воздуха, выдуваемого маховиком, также начинает увеличиваться, что заставляет лопасть регулятора переместить дроссельную заслонку в закрытое положение, чтобы поддерживать постоянную скорость двигателя. Конструкция пневматического регулятора проще, а детали легче получить.

У вас есть другие вопросы о регуляторах двигателей малого объема для газонокосилок & наружного силового оборудования?
Узнайте, используется ли в вашей газонокосилке или наружном силовом оборудовании механический или пневматический регулятор, в руководстве вашего двигателя.

Свяжитесь с ближайшим дилером Briggs & Stratton для получения помощи!

Самостоятельное изготовление регулятора оборотов электродвигателя

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.

• Устройство системы
  • Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя
  • Зачем используют такой прибор-регулятор
• Регулятор оборотов электродвигателя 220в
  • Как сделать регулятор своими руками
  • Внедрение системы управления
  • Регулировка работы

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.

Регулятор оборотов электродвигателя 220в

Его можно изготовить совершенно самостоятельно, но для этого нужно будет изучить все возможные технические особенности прибора. По конструкции можно выделить сразу несколько разновидностей главных деталей. А именно:

1. Сам электродвигатель.
2. Микроконтроллерная система управления блока преобразования.
3. Привод и механические детали, которые связаны с работой системы.

Перед самым началом запуска устройства, после подачи определённого напряжения на обмотки, начинается процесс вращения двигателя с максимальным показателем мощности. Именно такая особенность и будет отличать асинхронные устройства от остальных видов. Ко всему прочему происходит прибавление нагрузки от механизмов, которые приводят прибор в движение. В конечном счёте на начальном этапе работы устройства мощность, а также потребляемый ток лишь возрастают до максимальной отметки.

В это время происходит процесс выделения наибольшего количества тепла. Происходит перегрев в обмотках, а также в проводах. Использование частичного преобразования поможет не допустить этого. Если произвести установку плавного пуска, то до максимальной отметки скорости (которая также может регулироваться оборудованием и может быть не 1500 оборотов за минуту, а всего лишь 1000) двигатель начнёт разгоняться не в первый момент работы, а на протяжении последующих 10 секунд (при этом на каждую секунду устройство будет прибавлять по 100−150 оборотов). В это время процесс нагрузки на все механизмы и провода начинает уменьшаться в несколько раз.

Как сделать регулятор своими руками

Можно совершенно самостоятельно создать регулятор оборотов электродвигателя около 12 В. Для этого стоит использовать переключатель сразу нескольких положений, а также специальный проволочный резистор. При помощи последнего происходит изменение уровня напряжения питания (а вместе с этим и показателя частоты вращения). Такие же системы можно применять и для совершения асинхронных движений, но они будут менее эффективными.

Ещё много лет назад широко использовались механические регуляторы — они были построены на основе шестеренчатых приводов или же их вариаторов. Но такие устройства считались не очень надёжными. Электронные средства показывали себя в несколько раз лучше, так как они были не такими большими и позволяли совершать настройку более тонкого привода.

Для того чтобы создать регулятор вращения электродвигателя, стоит использовать сразу несколько устройств, которые можно либо купить в любом строительном магазине, либо снять со старых инвенторных устройств. Чтобы совершить процесс регулировки, стоит включить специальную схему переменного резистора. С его помощью происходит процесс изменения амплитуды входящего на резистор сигнала.

Внедрение системы управления

Чтобы значительно улучшить характеристику даже самого простого оборудования, стоит в схему регулятора оборотов двигателя подключить микроконтроллерное управление. Для этого стоит выбрать тот процессор, в котором есть подходящее количество входов и выходов соответственно: для совершения подключения датчиков, кнопок, а также специальных электронных ключей.

Для осуществления экспериментов стоит использовать особенный микроконтроллер AtMega 128 — это наиболее простой в применении и широко используемый контроллер. В свободном использовании можно найти большое число схем с его применением. Чтобы устройство совершало правильную работу, в него стоит записать определённый алгоритм действий — отклики на определённые движения. К примеру, при достижении температуры в 60 градусов Цельсия (замер будет отмечаться на графике самого устройства), должно произойти автоматическое отключение работы устройства.

Регулировка работы

Теперь стоит поговорить о том, как можно осуществить регулировку оборотов в коллекторном двигателе. В связи с тем, что общая скорость вращения мотора может напрямую зависеть от величины подаваемого уровня напряжения, для этого вполне пригодны совершенно любые системы для регулировки, которые могут осуществлять такую функцию.

Стоит перечислить несколько разновидностей приборов:

1. Лабораторные автотрансформеры (ЛАТР).
2. Заводские платы регулировки, которые применяются в бытовых устройствах (можно взять даже те, которые используются в пылесосах, миксерах).
3. Кнопки, которые применяются в конструкции электроинструментов.
4. Бытовые разновидности регуляторов, которые оснащены особым плавным действием.

Но при этом все такие способы имеют определённый изъян. Совместно с процессами уменьшения оборотов уменьшается и общая мощность работы мотора. Иногда его можно остановить, даже просто дотронувшись рукой. В некоторых случаях это может быть вполне нормальным, но по большей части это считается серьёзной проблемой.

Наиболее приемлемым вариантом станет выполнение функции регулировки оборотов при помощи применения тахогенератора.

Его чаще всего устанавливают на заводе. Во время отклонения скорости вращения моторов через симистры в моторе будет происходить передача уже откорректированного электропитания, сопутствующего нужной скорости вращения. Если в такую ёмкость будет встроена регулировка вращения самого мотора, то мощность не будет потеряна.

Как же это выглядит в виде конструкции? Больше всего используется именно реостатная регулировка процесса вращения, которая создана на основе применения полупроводника.

В первом случае речь пойдёт о переменном сопротивлении с использованием механического процесса регулировки. Она будет последовательно подключена к коллекторному электродвигателю. Недостатком в этом случае станет дополнительное выделение некоторого количества тепла и дополнительная трата ресурса всего аккумулятора. Во время такой регулировки происходит общая потеря мощности в процессе совершения вращения мотора. Он считается наиболее экономичным вариантом. Не используется для довольно мощных моторов по вышеуказанным причинам.

Во втором случае во время применения полупроводников происходит процесс управления мотором при помощи подачи определённого числа импульсов. Схема способна совершать изменение длительности таких импульсов, что, в свою очередь, будет изменять общую скорость вращения мотора без потери показателя мощности.

Если вы не хотите самостоятельно изготавливать оборудование, а хотите купить уже полностью готовое к применению устройство, то стоит обратить особое внимание на главные параметры и характеристики, такие, как мощность, тип системы управления прибором, напряжение в устройстве, частоту, а также напряжение рабочего типа. Лучше всего будет производить расчёт общих характеристик всего механизма, в котором стоит применять регулятор общего напряжения двигателя. Стоит обязательно помнить, что нужно производить сопоставление с параметрами частотного преобразователя.