Регулятор оборотов асинхронного двигателя схема: Регулировка оборотов асинхронного двигателя своими руками (схема, видео)

Регулировка оборотов асинхронного двигателя своими руками (схема, видео)

Достаточно часто режим работы вспомогательного механизированного оборудования требует понижения штатных частот вращения. Добиться такого эффекта позволяет регулировка оборотов асинхронного двигателя. Как это сделать своими руками (расчет и сборку), используя стандартные схемы управления или самодельные устройства, попробуем разобраться далее.

Что такое асинхронный двигатель?

Электродвигатели переменного тока нашли довольно широкое применение в различных сферах нашей жизнедеятельности, в подъемно транспортном, обрабатывающем, измерительном оборудовании. Они используются для превращения электрической энергии, которая поступает от сети, в механическую энергию вращающегося вала. Чаще всего используются именно асинхронные преобразователи переменного тока. В них частота вращения ротора и статора отличаются. Между этими активными элементами обеспечивается конструктивный воздушный зазор.

И статор, и ротор имеют жесткий сердечник из электротехнической стали (наборного типа, из пластин), выступающий в роли магнитопровода, а также обмотку, которая укладывается в конструктивные пазы сердечника. Именно способ организации или укладки обмотки ротора является ключевым критерием классификации этих машин.

Двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКР)

Здесь используется обмотка в виде алюминиевых, медных или латунных стержней, которые вставляются в пазы сердечника и с обеих сторон замыкаются дисками (кольцами). Тип соединения этих элементов зависит от мощности двигателя: для малых значений используют метод совместной отливки дисков и стержней, а для больших – раздельное изготовление с последующей сваркой между собой. Обмотка статора подключается с использованием схем «треугольника» или «звезды».

Двигатели с фазным ротором

К сети подключается трехфазная обмотка ротора, посредством контактных колец на основном валу и щеток. За основу принимается схема «звезда». На рисунке внизу представлена типичная конструкция такого двигателя.

Принцип работы и число оборотов асинхронных двигателей

Данный вопрос рассмотрим на примере АДКР, как наиболее распространенного типа электродвигателей подъемно-транспортном и обрабатывающем оборудовании. Напряжение от сети подается на обмотку статора, каждая из трех фаз которой смещена геометрически на 120°. После подачи напряжения возникает магнитное поле, создающее путем индукции ЭДС и ток в обмотках ротора. Последнее вызывает электромагнитные силы, заставляющие ротор вращаться. Еще одна причина, по которой все это происходит, а именно, возникает ЭДС, является разность оборотов статора и ротора.

Одной из ключевых характеристик любого АДКР является частота вращения, расчет которой можно вести по следующей зависимости:

n = 60f / p, об/мин

где f – частота сетевого напряжения, Гц, р – число полюсных пар статора.

Все технические характеристики указываются на металлической табличке, закрепленной на корпусе. Но если она отсутствует по какой-то причине, то определить число оборотов нужно вручную по косвенным показателям. Как правило, используется три основных метода:

  • Расчет количества катушек. Полученное значение сопоставляется с действующими нормами для напряжения 220 и 380В (см. табл. ниже),

  • Расчет оборотов с учетом диаметрального шага обмотки. Для определения используется формула вида:

2p = Z1 / y,

где 2p – число полюсов, Z1 – количество пазов в сердечнике статора, y – собственно, шаг укладки обмотки.

Стандартные значения оборотов:

  • Расчет числа полюсов по сердечнику статора. Используются математические формулы, где учитываются геометрические параметры изделия:

2p = 0,35Z1b / h или 2p = 0,5Di / h,

где 2p – число полюсов, Z1 – количество пазов в статоре, b – ширина зубца, см, h – высота спинки, см, Di – внутренний диаметр, образованный зубцами сердечника, см.

После этого по полученным данным и магнитной индукции нужно определить количество витков, которое сверяется с паспортными данными двигателей.

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).

Типичные схемы регуляторов оборотов

На рынке сегодня есть широкий выбор регуляторов и частотных преобразователей для асинхронных двигателей. Тем не менее, для бытовых нужд подъемного или обрабатывающего оборудования вполне можно сделать расчет и сборку на микросхеме самодельного прибора на базе тиристоров или мощных транзисторов.

Ниже представлен пример схемы достаточно мощного регулятора для асинхронного двигателя. За счет чего можно добиться плавного контроля параметров его работы, снижения энергопотребления до 50%, расходов на техническое обслуживание.

Данная схема является сложной. Для бытовых нужд ее можно значительно упростить, используя в качестве рабочего элемента симистор, например, ВТ138-600. В этом случае схема будет выглядеть следующим образом:

Обороты электродвигателя будут регулироваться за счет потенциометра, который определяет фазу входного импульса, открывающего симистор.

Как можно судить из информации, представленной выше, от оборотов асинхронного двигателя зависят не только параметры его работы, но и эффективность функционирования питаемого подъемного или обрабатывающего оборудования. В торговой сети сегодня можно приобрести самые разнообразные регуляторы, но также можно совершить расчет и собрать эффективное устройство своими руками.

Регулировка оборотов асинхронного двигателя: способы и схемы

Благодаря надежности и простоте конструкции асинхронные двигатели (АД) получили широкое распространение. В большинстве станков, промышленном и бытовом оборудовании применяются электродвигатели такого типа. Изменение скорости вращения АД производится механически (дополнительной нагрузкой на валу, балластом, передаточными механизмами, редукторами и т.д.) или электрическими способами. Электрическое регулирование более сложное, но и гораздо более удобное и универсальное.

Для многих агрегатов применяется именно электрическое управление. Оно обеспечивает точное и плавное регулирование пуска и работы двигателя. Электрическое управление производится за счет:

  • изменения частоты тока;
  • силы тока;
  • уровня напряжения.

В этой статье мы рассмотрим популярные способы, как может осуществляться регулировка оборотов асинхронного двигателя на 220 и 380В.

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

Самый простой способ

Во многих электроинструментах, в которых используются коллекторные двигатели, установлен небольшой реостат, с помощью которого можно практически без потери мощности управлять частотой вращения ротора. Такой элемент можно снять с неисправной дрели, шуруповёрта или перфоратора и установить последовательно с электрическим мотором. Если подходящего реостата нет в наличии, то такую деталь можно недорого приобрести в специализированном магазине.

Небольшая сложность заключается в том, что рабочий ход такого регулировочного механизма очень небольшой и бывает очень непросто установить обороты двигателя на необходимом уровне. Эта проблема, как правило, решается установкой дополнительных механических преобразователей механической энергии. Таким образом, можно будет правильно установить частоту вращения ротора, а также обеспечить фиксацию прибора на необходимом уровне.

Кроме реостатов из ручных электрических инструментов можно использовать готовые магазинные приборы, которые достаточно подключить в розетку, а выводы двигателя подсоединить уже непосредственно к регулировочному прибору. Такие изделия позволяют осуществлять изменение напряжения в очень широком диапазоне, поэтому подобрать положение управляющего тумблера под определённые обороты двигателя не составит большого труда. Немаловажным плюсом магазинных реостатов является возможность использовать их с другими электронными приборами, то есть достаточно один раз приобрести изделие, с помощью которого можно будет осуществлять регулировку большого количества приборов, не ограничиваясь электромоторами.

Принцип работы регулятора оборотов

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

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

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


Фото — схема регулятора для коллекторного двигателя

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

Как выбрать регулятор

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

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

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

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


Фото — схема регулятора для бесколлекторных двигателей

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

Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

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:

Xc=1/2πfC

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:

  • ограниченное управление частотой
  • высокая стоимость

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.

Советы и рекомендации

Если все работы по подключению и использованию устройства по регулировке оборотов двигателя от стиральной машины осуществляются своими руками, то необходимо при выполнении работ придерживаться следующих правил:

  • Осуществлять подключение проводов мотора от стиральной машины только после того, как будут правильно определено назначение каждого проводника.
  • Соблюдать осторожность при работе с электрическим током. Все провода, по которым передаётся опасное для жизни напряжение, должны быть тщательно изолированы, а корпус электромотора заземлён.
  • При первом включении рекомендуется использовать сетевой фильтр со встроенным предохранителем, который сработает при допущении серьёзных ошибок в электрической схеме.
  • При работе самодельного или магазинного устройства не должно наблюдаться искрений, задымления или чрезмерного нагрева. Подобные явления могут указывать на неисправность устройства либо на работу контроллера при чрезмерной нагрузке.

В общем, собрать своими руками самодельный станок с регулировкой оборотов или любое другое полезное в хозяйстве устройство не составит большого труда, конечно, при условии правильного выполнения всех изложенных в этой статье рекомендаций.

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.

Изготовление самодельных реле

Изготовить самодельный регулятор оборотов электродвигателя 12 В не составит какого-либо труда. Для такой работы потребуется следующее:

  • Проволочные резисторы.
  • Переключатель на несколько положений.
  • Блок управления и реле.

Использование проволочных резисторов позволяет изменять напряжение питания, соответственно, и частоту вращения двигателя. Такой регулятор обеспечивает ступенчатый разгон двигателя, отличается простой конструкции и может быть выполнен даже начинающими радиолюбителями. Такие простейшие самодельные ступенчатые регуляторы можно использовать с асинхронными и контактными двигателями.

Принцип работы самодельного преобразователя:

  1. Питание от сети направляется на конденсатор.
  2. Используемый конденсатор полностью заряжается.
  3. Нагрузка передается на резистор и нижний кабель.
  4. Электрод тиристора, соединенный с положительным контактом на конденсаторе, получает нагрузку.
  5. Передаётся заряд напряжения.
  6. Происходит открытие второго полупроводника.
  7. Тиристор пропускает полученную с конденсатора нагрузку.
  8. Конденсатор полностью разряжается, после чего повторяется полупериод.

В прошлом наибольшей популярностью пользовались механические регуляторы, выполненные на основе вариатора или шестеренчатого привода. Однако они не отличались должной надежностью и часто выходили из строя.

Самодельные электронные регуляторы зарекомендовали себя с наилучшей стороны. Они используют принцип изменения ступенчатого или плавного напряжения, отличаются долговечностью, надежностью, имеют компактные габариты и обеспечивают возможность тонкой настройки работы привода.

Дополнительное использование в схемах электронных регуляторов симисторов и аналогичных устройств позволяет обеспечить плавное изменение мощности напряжения, соответственно электродвигатель будет правильно набирать обороты, постепенно выходя на свою максимальную мощность.

Для обеспечения качественной регулировки в схему включаются переменные резисторы, которые изменяют амплитуду входящего сигнала, обеспечивая плавное или ступенчатое изменение числа оборотов.

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.

Внедрение автоматических систем управления

Наличие в регуляторах и частотных преобразователях микроконтроллерного управления позволяет улучшить параметры работы привода, а сам мотор может работать в полностью автоматическом режиме, когда используемый контроллер плавно или ступенчато изменяет показатели частоты вращения агрегата. Сегодня в качестве микроконтроллерного управления используются процессоры, которые имеют отличающееся число выходов и входов. К такому микроконтроллеру можно подключить различные электронные ключи, кнопки, всевозможные датчики потери сигнала и так далее.

В продаже можно найти различные типы микроконтроллеров, которые отличаются простотой в использовании, гарантируют качественную настройку работы преобразователя и регулятора, а наличие дополнительных входов и выходов позволяет подключать к процессору различные дополнительные датчики, по сигналу которых устройство будет уменьшать или увеличивать число оборотов или же полностью прекращать подачу напряжения на обмотки электродвигателя.

Сегодня в продаже имеются различные преобразователи и регуляторы электродвигателя. Впрочем, при наличии даже минимальных навыков работы с радиодеталями и умении читать схемы можно выполнить такое простейшее устройство, которое будет плавно или ступенчато изменять обороты двигателя. Дополнительно можно включить в цепь управляющий симисторный реостат и резистор, что позволит плавно изменять обороты, а наличие микроконтроллерного управления полностью автоматизирует использование электрических двигателей.

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:

Подключение к 220 Вольт

Для того чтобы подключить электродвигатель к домашней электросети, понадобится мультиметр.

С его помощью прозваниваем выходные провода, идущие от электромотора. Цель данной операции: обнаружить среди проводов (от 2 до 4 штук) два с наибольшим сопротивлением (порядка 12 Ом). Соответственно, если проводов всего 2, то задача упрощается до минимума. На данный момент мы имеем на руках два силовых провода от катушки возбуждения двигателя стиральной машины.

Далее выявляем провода от коллектора и щеток двигателя. Их тоже два, так что перепутать их невозможно.

Третья необходимая нам пара проводов принадлежит таходатчику. В основном они прикреплены на корпусе двигателя. В противном случае придется его (мотор) частично разобрать.

Один из коллекторных проводов соединяем с катушечным. А оставшуюся пару (коллектор — катушка) подключаем удобным способом к сети 220 Вольт. Проводим пробный запуск.

Если вы не знаете, что означают и как выглядят названные нами детали: катушка возбуждения, коллектор, таходатчик и так далее, лучше отложите чтение данной статьи до ознакомления с устройством и принципом работы коллекторного двигателя стиральной машины-автомат.

Способы управления скоростью АД с фазным ротором

Изменение скорости вращения АД с фазным ротором производится путем изменения скольжения. Рассмотрим основные варианты и способы.

Изменение питающего напряжения

Этот способ также применяется для АД с КЗ ротором. Асинхронный двигатель подключается через автотрансформатор или ЛАТР. Если уменьшать напряжение питания, частота вращения двигателя снизится.

Но такой режим уменьшает перегрузочную способность двигателя. Этот способ применяется для регулирования в пределах напряжения не выше номинального, так как увеличение номинального напряжения приведет к выходу электродвигателя из строя.

Активное сопротивление в цепи ротора

При использовании данного метода в цепь ротора подключается реостат или набор постоянных резисторов большой мощности. Данное устройство предназначено для плавного увеличения сопротивления.

Скольжение растет пропорционально увеличению сопротивления, а скорость вращения вала электромотора при этом снижается.

  • большой диапазон регулирования в сторону понижения скорости вращения.
  • снижение КПД;
  • увеличение потерь;
  • ухудшение механических характеристик.

Асинхронный вентильный каскад и машины двойного питания

Изменение скорости работы асинхронных электромоторов в данных случаях выполняется путем изменения скольжения. При этом скорость вращения электромагнитного поля неизменна. Напряжение подается напрямую на обмотки статора. Регулировка происходит за счет использования мощности скольжения, которая трансформируется в цепь ротора, и образует добавочную ЭДС. Такие методы используются только в специальных машинах и крупных промышленных устройствах.

Функции и основные характеристики

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

Одноканальный регулятор для мотора

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

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

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

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.

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

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

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

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

Вход и выход клеммников-разъемов маркируют белым цветом . Через клипсу к клеммнику подключается источник напряжения. Полностью собранный одноканальный регулятор отображен на фото.

Источник питания (батарея 9 вольт) подключается на финальном этапе сборки.

Теперь можно регулировать скорость вращения вала с помощью мотора, для этого нужно плавно вращать ручку регулировки переменного резистора.

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

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

Двухканальный регулятор для мотора

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Источник: servodroid.ru Дополнительная статья ЧИТАТЬ

Источник: https://volt-index.ru/podelki-dlya-avto/regulyator-vrashheniya-dlya-motora.html

Плавный пуск асинхронных электродвигателей

АД кроме безусловных преимуществ, обладают существенными недостатками. Это рывок на старте и большие пусковые токи, в 7 раз превышающие номинальные. Для мягкого старта электродвигателя используются следующие методы:

  • переключение обмоток по схеме звезда – треугольник;
  • включение электродвигателя через автотрансформатор;
  • использование специализированных устройств для плавного пуска.

В большинстве частотных регуляторов есть функция плавного пуска двигателя. Это не только снижает пусковые токи, но и уменьшает нагрузки на исполнительные механизмы. Поэтому регулирование частоты и плавный пуск довольно сильно связаны между собой.

Через микросхему

Пришло время вспомнить про таходатчик и его выходы, которые мы на двигателе нашли, но до поры отставили в сторону. Именно таходатчик поможет нам подключить двигатель стиралки и регулировать его обороты без потери мощности. Сам таходатчик управлять двигателем не может, он лишь посредник. Реальное управление должно осуществляться посредством микросхемы, которая соединяется с таходатчиком двигателя, обмоткой и якорем и запитывается от сети 220 В. Принципиальную схему вы можете видеть на рисунке ниже.

Что происходит с двигателем, когда мы подключаем его к сети через эту микросхему? А происходит следующее, мы можем запустить двигатель своими руками на максимальных оборотах, а можем, повернув специальный тумблер обороты уменьшить. Даем внезапную нагрузку двигателю, подставив под вращающийся шкив деревянный брусочек. На долю секунды обороты падают, но потом снова восстанавливаются, несмотря на нагрузку.

Дело в том, что таходатчик определяет понижение оборотов из-за возникшей нагрузки и сразу же подает сигнал об этом на управляющую плату. Микросхема, получив сигнал, автоматически добавляет мощность, выравнивая, таким образом, обороты двигателя. Мечта самоделкина, как говорится, сбылась. При наличии такой схемы подключения из двигателя стиральной машины можно сделать и зернодробилку и дровокол и много других полезных вещей.

Подводя итог нашего повествования, ответим еще на один резонный вопрос, который может возникнуть у читателя: где взять такую плату? Можно собрать на основе схемы и списка деталей, которые мы прилагаем к настоящей статье, а можно заказать в готовом виде у специалистов. Благо в сети предложений на этот счет достаточно. Искать нужно схему TDA 1085.

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.

Вот мы и рассмотрели способы регулировки оборотов асинхронных двигателей. Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

«>

Схема на ШИМ-транзисторе

Регулировать скорость вращения вала у маломощных электродвигателей можно при помощи шин-транзистора и последовательного соединения резисторов в питании. Этот вариант отличается простотой реализации, однако имеет низкий КПД и не позволяет плавно изменять скорость вращения двигателя. Изготовить своими руками регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В с использованием шим-транзистора не составит особой сложности.

Принцип работы регулятора на транзисторе:

  • Используемые сегодня шин-транзисторы имеют генератор пилообразного напряжения частотой в 150 Герц.
  • Операционные усилители используются в роли компаратора.
  • Изменение скорости вращения осуществляется за счёт наличия переменного резистора, управляющего длительностью импульсов.

Транзисторы имеют ровную постоянную амплитуду импульсов, идентичную амплитуде напряжения питания. Это позволяет выполнять регулировку оборотов двигателя 220 В и поддерживать работу агрегата даже при подаче минимального напряжения на обмотку трансформатора.

Благодаря возможности подключения микроконтроллера к ШИМ-транзистору обеспечивается возможность автоматической настройки и регулировки работы электропривода. Такие схемы исполнения преобразователей могут иметь дополнительные компоненты, которые расширяют функциональные возможности привода, обеспечивая работу в полностью автоматическом режиме.

Схема регулятора оборотов асинхронного двигателя 220в

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

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:

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.

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

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

Фото — схема регулятора для коллекторного двигателя

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

Фото — схема регулятора для бесколлекторных двигателей

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

Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

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

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

Фото — схема регулятора оборотов своими руками

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

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

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

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

Управление скоростью вращения однофазных двигателей

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

Описание регулятора оборотов электродвигателя без потери мощности

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

Виды двигателей

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

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

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

Регулятор оборотов мощности

Принципы работы

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

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

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

Вращение вала

Двигатели делят на:

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

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

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

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

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

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

Регулирование однофазного асинхронного двигателя с помощью частотного преобразователя

    0 commentsПрименение Октябрь 27, 2016

С все более увеличивающимся ростом автоматизации в бытовой сфере появляется необходимость в современных системах и устройствах управления электродвигателями.

Управление и преобразование частоты в небольших по мощности однофазных асинхронных двигателях, запускаемых в работу с помощью конденсаторов, позволяет экономить электроэнергию и активирует режим энергосбережения на новом, прогрессивном уровне.

Принцип работы однофазной асинхронной машины

В основе работы асинхронного двигателя лежит взаимодействие вращающегося магнитного поля статора и токов, наводимых им в роторе двигателя. При разности частоты вращения пульсирующих магнитных полей возникает вращающий момент. Именно этим принципом руководствуются при регулировании скорости вращения асинхронного двигателя с помощью частотного преобразователя.

Электродвигатель по факту может считаться двухфазным, но у него только одна рабочая обмотка статора, вторая, расположенная относительно главной под углом в 90 о является пусковой.

Пусковая обмотка занимает в конструкции статора 1/3 пазов, на главную обмотку приходится 23 паза статора.

Ротор однофазного двигателя коротко замкнутый, помещенный в неподвижное магнитное поле статора, начинает вращаться.

Рис.№1 Схематический рисунок двигателя, демонстрирующий принцип работы однофазного асинхронного двигателя.

Основные виды однофазных электроприводов

Кондиционеры воздуха, холодильные компрессоры, электрические вентиляторы, обдувочные агрегаты, водяные, дренажные и фекальные насосы, моечные машины используют в своей конструкции асинхронный трехфазный двигатель.

Все типы частотников преобразуют переменное сетевое напряжение в постоянное напряжение. Служат для формирования однофазного напряжения с регулируемой частотой и заданной амплитудой для управления вращения асинхронных двигателей.

Управление скоростью вращения однофазных двигателей

Существует несколько способов регулирования скорости вращения однофазного двигателя.

  1. Управление скольжением двигателя или изменением напряжения. Способ актуален для агрегатов с вентиляторной нагрузкой, для него рекомендуется использовать двигатели с повышенной мощностью. Недостаток способа – нагрев обмоток двигателя.
  2. Ступенчатое регулирование скорости вращения двигателя с помощью автотрансформатора.

Рис.№2. Схема регулировки с помощью автотрансформатора.

Достоинства схемы – напряжение выхода имеет чистую синусоиду. Способность трансформатора к перегрузкам имеет большой запас по мощности.

Недостатки – автотрансформатор имеет большие габаритные размеры.

Использование тиристорного регулятора оборотов двигателя. Применяются тиристорные ключи, подключенные встречно-параллельно.

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

При использовании для регулирования скорости вращения однофазных асинхронных двигателей, чтобы избежать негативного влияния индукционной нагрузки производят модификацию схемы. Добавляют LRC-цепи для защиты силовых ключей, для корректировки волны напряжения используют конденсатор, минимальная мощность двигателя ограничивается, так гарантируется старт двигателя. Тиристор должен иметь ток выше тока электродвигателя.

Транзисторный регулятор напряжения

В схеме используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) с применением выходного каскада, построенного на использовании полевых или биполярных IGBT транзисторах.

Рис. №4. Схема использования ШИМ для регулирования однофазного асинхронного электродвигателя.

Частотное регулирование асинхронного однофазного электродвигателя считается основным способом регулирования частоты электродвигателя, мощности, эффективности использования, скорости и показателей энергосбережения.

Рис. №5. Схема управления электродвигателем без исключения из конструкции конденсатора.

Частотный преобразователь: виды, принцип действия, схемы подключения

Частотный преобразователь разрешает своему владельцу снизить энергопотребление и автоматизировать процессы в управлении оборудованием и производством.

Основные компоненты частотного преобразователя: выпрямитель, конденсатор, IGBT-транзисторы, собранные в выходной каскад.

Благодаря способности управлением параметрами выходной частоты и напряжения достигается хороший энергосберегающий эффект. Энергосбережение выражается в следующем:

  1. В двигателе поддерживается неизменный текущий момент ращения вала. Это обусловлено взаимодействием выходной частоты инверторного преобразователя с частотой вращения двигателя и соответственно, зависимостью напряжения и крутящего момента на валу двигателя. Значит, что преобразователь дает возможность автоматически регулировать напряжение на выходе при обнаружении превышающего норму значения напряжения с определенной рабочей частотой нужно для поддержания требуемого момента. Все инверторные преобразователи с векторным управлением имеют функцию поддержания постоянного вращающего момента на валу.
  2. Частотный преобразователь служит для регулировки действия насосных агрегатов (см. страницу). При получении сигнала, поступающего с датчика давления, частотник снижает производительность насосной установки. При снижении оборотов вращения двигателя уменьшается потребление выходного напряжения. Так, стандартное потребление воды насосом требует 50Гц промышленной частоты и 400В напряжения. Руководствуясь формулой мощности можно высчитать соотношение потребляемых мощностей.

Уменьшая частоту до 40Гц, уменьшается величина напряжения до 250В, означает, что уменьшается количество оборотов вращения насоса и потребление энергии снижается в 2,56 раз.

Рис. №6. Использование частотного преобразователя Speedrive для регулирования насосных агрегатов по систем CKEA MULTI 35.

Для повышения энергетической эффективности использования частотного преобразователя в управлении электродвигателем необходимо сделать следующее:

  • Частотный преобразователь должен соответствовать параметрам электродвигателя.
  • Частотник подбирается в соответствии с типом рабочего оборудования, для которого он предназначен. Так, частотник для насосов функционирует в соответствии с заложенными в программу параметрами для управления работой насоса.
  • Точные настройки параметров управления в ручном и автоматическом режиме.
  • Частотный преобразователь разрешает использовать режим энергосбережения.
  • Режим векторного регулирования позволяет произвести автоматическую настройку управления двигателем.

Преобразователь частоты однофазный

Компактное устройство преобразования частоты служит для управления однофазными электродвигателями для оборудования бытового предназначения. Большинство частотных преобразователей обладает следующими конструктивными возможностями:

  1. Большинство моделей использует в своей конструкции новейшие технологии векторного управления.
  2. Они обеспечивают улучшенный вращающий момент однофазного двигателя.
  3. Энергосбережение введено в автоматический режим.
  4. Некоторые модели частотных преобразователей используют съемный пульт управления.
  5. Встроенный PLC контроллер (он незаменим для создания устройств сбора и передачи данных, для создания систем телеметрии, объединяет устройства с различными протоколами и интерфейсами связи в общую сеть).
  6. Встроенный ПИД регулятор (контролирует и регулирует температуру, давление и технологические процессы).
  7. Напряжение выхода регулируется в автоматическом режиме.

Рис.№7. Современный преобразователь Optidrive с основными функциональными особенностями.

Важно: Однофазный преобразователь частоты, питаясь от однофазной сети напряжением 220В, выдает три линейных напряжения, величина каждого из них по 220В. То есть, линейное напряжение между 2 фазами находится в прямой зависимости от величины выходного напряжения самого частотника.

Частотный преобразователь не служит для двойного преобразования напряжения, благодаря наличию в конструкции ШИМ-регулятора, он может поднять величину напряжения не более чем на 10%.

Главная задача однофазного преобразователя частоты – обеспечить питание как одно- так и трехфазного электродвигателя. В этом случае ток двигателя будет соответствовать параметрам подключения от трехфазной сети, и оставаться постоянным

Частотное регулирование однофазных асинхронных электродвигателей

Первое на что обращаем внимание при выборе частотника для своего оборудования – это соответствие сетевого напряжения и номинального значения тока нагрузки, на который рассчитан двигатель. Способ подключения выбирается относительно рабочего тока.

Главным в схеме подключения является наличие фазосдвигающего конденсатора, он служит для сдвига напряжения, поступающего на пусковую обмотку. Она служит для пускового включения двигателя, иногда после того, как двигатель заработал, пусковая обмотка вместе с конденсатором отключается, иногда остается включенной.

Схема подключения однофазного двигателя с помощью однофазного частотного преобразователя без использования конденсатора

Выходное линейное напряжение устройства на каждой фазе равно выходному напряжению частотника, то есть на выходе будет три напряжения линии, каждое по 220В. Для запуска может использоваться только пусковая обмотка.

Рис. №8. Схема присоединения однофазного асинхронного двигателя через конденсатор

Фазосдвигающий конденсатор не может обеспечить равномерный фазовый сдвиг в пределах границ частот инвертора. Частотник обеспечит равномерный сдвиг фаз. Для того, чтобы исключить из схемы конденсатор, нужно:

  1. Конденсатор стартера С1 удаляется.
  2. Вывод обмотки двигателя присоединяем к точке выхода напряжения частотника (используется прямая проводка).
  3. Точка А присоединяется к СА; В соединяется с СВ; W соединяется к СС, таким образом электродвигатель присоединится напрямую.
  4. Для включения в обратном направлении (обратная проводка) необходимо В присоединить к СА; А присоединить к СВ; W соединить с СС.

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

На видео — Частотный преобразователь. Подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть 220В.

Как своими руками сделать регулятор оборотов электродвигателя

При использовании электродвигателя в различных устройствах и инструментах неизменно возникает необходимость регулировки скорости вращения вала.

Самостоятельно сделать регулятор оборотов электродвигателя не составит труда. Нужно лишь подыскать качественную схему, устройство которой полностью бы подходило к особенностям и типу конкретного электрического двигателя.

Использование частотных преобразователей

Для регулировки оборотов электрического двигателя, работающего от сети с напряжением в 220 и 380 Вольт, могут использоваться частотные преобразователи. Высокотехнологичные электронные устройства позволяют благодаря изменению частоты и амплитуды сигнала плавно регулировать частоту вращения электродвигателя.

В основе таких преобразователей лежат мощные полупроводниковые транзисторы с широкоимпульсными модуляторами.

Преобразователи с помощью соответствующего блока управления на микроконтроллере позволяют плавно изменять показатель оборотов двигателя.

Высокотехнологичные преобразователи частоты используются в сложных и нагруженных механизмах. Современные частотные регуляторы имеют сразу несколько степеней защиты, в том числе по нагрузке, показателю тока напряжения и другим характеристикам. Отдельные модели питаются от электросети с однофазным напряжением в 220 Вольт и могут переделывать напряжение в трехфазные 380 Вольт. Использование таких преобразователей позволяет в домашних условиях использовать асинхронные электрические двигатели без применения сложных схем подключения.

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.

Несмотря на кажущуюся сложность схемы, сделать регулятор оборотов электродвигателя 220 В будет достаточно просто.

Принцип работы устройства

Принцип работы и конструкция регулятора оборотов двигателя отличается простотой, поэтому, изучив технические моменты, вполне по силам выполнить их самостоятельно. Конструктивно выделяют несколько основных компонентов, из которых состоят регуляторы вращения:

  • Электрический двигатель.
  • Блок преобразователя и микроконтроллерная схема управления.
  • Механизмы и приводы.

Отличием асинхронных двигателей от стандартных приводов является вращение ротора с максимальными показателями мощности при подаче напряжения на обмотку трансформатора. На начальном этапе показатели потребляемого тока и мощность у двигателя возрастает до максимума, что приводит к существенной нагрузке на привод и его быстрому выходу из строя.

При запуске двигателя на максимальных оборотах выделяется большое количество тепла, что приводит к перегреву привода, обмотки и других элементов привода. Благодаря использованию частотного преобразователя имеется возможность плавно разгонять двигатель, что предупреждает перегрев и другие проблемы с агрегатом. Электромотор может при использовании частотного преобразователя запускаться на частоте оборотов 1000 в минуту, а в последующем обеспечивается плавный разгон, когда каждые 10 секунд прибавляется 100−200 оборотов двигателя.

Изготовление самодельных реле

Изготовить самодельный регулятор оборотов электродвигателя 12 В не составит какого-либо труда. Для такой работы потребуется следующее:
  • Проволочные резисторы.
  • Переключатель на несколько положений.
  • Блок управления и реле.

Использование проволочных резисторов позволяет изменять напряжение питания, соответственно, и частоту вращения двигателя. Такой регулятор обеспечивает ступенчатый разгон двигателя, отличается простой конструкции и может быть выполнен даже начинающими радиолюбителями. Такие простейшие самодельные ступенчатые регуляторы можно использовать с асинхронными и контактными двигателями.

Принцип работы самодельного преобразователя:

  1. Питание от сети направляется на конденсатор.
  2. Используемый конденсатор полностью заряжается.
  3. Нагрузка передается на резистор и нижний кабель.
  4. Электрод тиристора, соединенный с положительным контактом на конденсаторе, получает нагрузку.
  5. Передаётся заряд напряжения.
  6. Происходит открытие второго полупроводника.
  7. Тиристор пропускает полученную с конденсатора нагрузку.
  8. Конденсатор полностью разряжается, после чего повторяется полупериод.
В прошлом наибольшей популярностью пользовались механические регуляторы, выполненные на основе вариатора или шестеренчатого привода. Однако они не отличались должной надежностью и часто выходили из строя.

Самодельные электронные регуляторы зарекомендовали себя с наилучшей стороны. Они используют принцип изменения ступенчатого или плавного напряжения, отличаются долговечностью, надежностью, имеют компактные габариты и обеспечивают возможность тонкой настройки работы привода.

Дополнительное использование в схемах электронных регуляторов симисторов и аналогичных устройств позволяет обеспечить плавное изменение мощности напряжения, соответственно электродвигатель будет правильно набирать обороты, постепенно выходя на свою максимальную мощность.

Для обеспечения качественной регулировки в схему включаются переменные резисторы, которые изменяют амплитуду входящего сигнала, обеспечивая плавное или ступенчатое изменение числа оборотов.

Схема на ШИМ-транзисторе

Регулировать скорость вращения вала у маломощных электродвигателей можно при помощи шин-транзистора и последовательного соединения резисторов в питании. Этот вариант отличается простотой реализации, однако имеет низкий КПД и не позволяет плавно изменять скорость вращения двигателя. Изготовить своими руками регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В с использованием шим-транзистора не составит особой сложности.

Принцип работы регулятора на транзисторе:

  • Используемые сегодня шин-транзисторы имеют генератор пилообразного напряжения частотой в 150 Герц.
  • Операционные усилители используются в роли компаратора.
  • Изменение скорости вращения осуществляется за счёт наличия переменного резистора, управляющего длительностью импульсов.

Транзисторы имеют ровную постоянную амплитуду импульсов, идентичную амплитуде напряжения питания. Это позволяет выполнять регулировку оборотов двигателя 220 В и поддерживать работу агрегата даже при подаче минимального напряжения на обмотку трансформатора.

Благодаря возможности подключения микроконтроллера к ШИМ-транзистору обеспечивается возможность автоматической настройки и регулировки работы электропривода. Такие схемы исполнения преобразователей могут иметь дополнительные компоненты, которые расширяют функциональные возможности привода, обеспечивая работу в полностью автоматическом режиме.

Внедрение автоматических систем управления

Наличие в регуляторах и частотных преобразователях микроконтроллерного управления позволяет улучшить параметры работы привода, а сам мотор может работать в полностью автоматическом режиме, когда используемый контроллер плавно или ступенчато изменяет показатели частоты вращения агрегата. Сегодня в качестве микроконтроллерного управления используются процессоры, которые имеют отличающееся число выходов и входов. К такому микроконтроллеру можно подключить различные электронные ключи, кнопки, всевозможные датчики потери сигнала и так далее.

В продаже можно найти различные типы микроконтроллеров, которые отличаются простотой в использовании, гарантируют качественную настройку работы преобразователя и регулятора, а наличие дополнительных входов и выходов позволяет подключать к процессору различные дополнительные датчики, по сигналу которых устройство будет уменьшать или увеличивать число оборотов или же полностью прекращать подачу напряжения на обмотки электродвигателя.

Сегодня в продаже имеются различные преобразователи и регуляторы электродвигателя. Впрочем, при наличии даже минимальных навыков работы с радиодеталями и умении читать схемы можно выполнить такое простейшее устройство, которое будет плавно или ступенчато изменять обороты двигателя. Дополнительно можно включить в цепь управляющий симисторный реостат и резистор, что позволит плавно изменять обороты, а наличие микроконтроллерного управления полностью автоматизирует использование электрических двигателей.

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

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.

Регулировка оборотов асинхронного двигателя своими руками

Насколько я знаю, для регулировки оборотов асинхронного двигателя нужно менять частоту тока. Вот скопировал с одного сайта

Как известно можно изменять (регулировать) скорость вращения асинхронного безколлекторного электродвигателя изменяя частоту питающего двигатель переменного напряжения. На этом принципе был разработан, приведенный здесь, электронный регулятор скорости вращения. Регулятор позволяет изменять скорость вращения в довольно широких пределах — от 1000 до 4000 об/мин.
Регулятор состоит из задающего генератора с регулируемой частотой от 50 до 200 Гц, в который входят мультивибратор на микросхеме К561ЛА7 , счетчик К561ИЕ8 формирующий сигналы управления с фиксированным «мертвым временем» для управления силовыми полевиками полумоста регулятора.

Выходной трансформатор Т1 обеспечивает развязку верхнего и нижнего транзисторов полумоста. Выпрямитель, удвоитель напряжения питающей сети состоит из диодного моста VD9, включенного по нестандартной схеме и конденсаторов фильтра на которых и удваивается напряжение питания полумоста.
Демпфирующая цепь С4, R7 гасит всплески напряжения опасные для силовых транзисторов VT3, VT4.
Для трансформатора управления ключами, использовался каркас трансформатора от БП телевизора KORFUNG Ч/Б. Можно применить любой другой с аналогичным сечением железа — тип магнитопровода не имеет значения. Первичная обмотка содержит 120 витков провода диаметром 0,7мм, с отводом от середины, вторичная — две отдельные обмотки по 60 витков тем же проводом. Данные по вольтажу обмоток: первичка 2х12 вольт, вторички 12 вольт каждая, если сечение железа отличается от заданного, расчитать можно по формулам для трансформаторов на 50Гц. Марка провода роли не играет (медный).
Обе вторичные обмотки нужно хорошо изолировать друг от друга, так как потенциал между ними достигает 640 вольт. Подключать выходные обмотки к затворам ключей необходимо в противофазе.

Регулятор может работать с двигателями мощностью до 500Вт. Для применения регулятора с более мощными двигателями необходимо применить в схеме большее число силовых ключей в параллельном включении и увеличить емкость конденсаторов фильтра питания С3 и С4.
Конструктивно регулятор выполнен на печатной плате размрами 110 х 80мм, трансформатор управления ключами ставится отдельно.

Добавлено (26.08.2013, 19:50)
———————————————
Он там регулирует от 50гц до 200гц. Но думаю, если изменить емкость С1 можно добиться частоты пониже. Тем самым и уменьшить обороты.

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

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.

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.

Зачем нужен регулятор оборотов асинхронного электродвигателя:

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.

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

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

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

Фото — схема регулятора для бесколлекторных двигателей

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

Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

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

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

Фото — схема регулятора оборотов своими руками

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

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

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

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

Как можно регулировать обороты асинхронного двигателя: обзор способов

Благодаря надежности и простоте конструкции асинхронные двигатели (АД) получили широкое распространение. В большинстве станков, промышленном и бытовом оборудовании применяются электродвигатели такого типа. Изменение скорости вращения АД производится механически (дополнительной нагрузкой на валу, балластом, передаточными механизмами, редукторами и т.д.) или электрическими способами. Электрическое регулирование более сложное, но и гораздо более удобное и универсальное.

Для многих агрегатов применяется именно электрическое управление. Оно обеспечивает точное и плавное регулирование пуска и работы двигателя. Электрическое управление производится за счет:

  • изменения частоты тока;
  • силы тока;
  • уровня напряжения.

В этой статье мы рассмотрим популярные способы, как может осуществляться регулировка оборотов асинхронного двигателя на 220 и 380В.

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:

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:

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

Способы управления скоростью АД с фазным ротором

Изменение скорости вращения АД с фазным ротором производится путем изменения скольжения. Рассмотрим основные варианты и способы.

Изменение питающего напряжения

Этот способ также применяется для АД с КЗ ротором. Асинхронный двигатель подключается через автотрансформатор или ЛАТР. Если уменьшать напряжение питания, частота вращения двигателя снизится.

Но такой режим уменьшает перегрузочную способность двигателя. Этот способ применяется для регулирования в пределах напряжения не выше номинального, так как увеличение номинального напряжения приведет к выходу электродвигателя из строя.

Активное сопротивление в цепи ротора

При использовании данного метода в цепь ротора подключается реостат или набор постоянных резисторов большой мощности. Данное устройство предназначено для плавного увеличения сопротивления.

Скольжение растет пропорционально увеличению сопротивления, а скорость вращения вала электромотора при этом снижается.

  • большой диапазон регулирования в сторону понижения скорости вращения.
  • снижение КПД;
  • увеличение потерь;
  • ухудшение механических характеристик.

Асинхронный вентильный каскад и машины двойного питания

Изменение скорости работы асинхронных электромоторов в данных случаях выполняется путем изменения скольжения. При этом скорость вращения электромагнитного поля неизменна. Напряжение подается напрямую на обмотки статора. Регулировка происходит за счет использования мощности скольжения, которая трансформируется в цепь ротора, и образует добавочную ЭДС. Такие методы используются только в специальных машинах и крупных промышленных устройствах.

Плавный пуск асинхронных электродвигателей

АД кроме безусловных преимуществ, обладают существенными недостатками. Это рывок на старте и большие пусковые токи, в 7 раз превышающие номинальные. Для мягкого старта электродвигателя используются следующие методы:

  • переключение обмоток по схеме звезда – треугольник;
  • включение электродвигателя через автотрансформатор;
  • использование специализированных устройств для плавного пуска.

В большинстве частотных регуляторов есть функция плавного пуска двигателя. Это не только снижает пусковые токи, но и уменьшает нагрузки на исполнительные механизмы. Поэтому регулирование частоты и плавный пуск довольно сильно связаны между собой.

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.

Вот мы и рассмотрели способы регулировки оборотов асинхронных двигателей. Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

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

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.

Управление скоростью вращения однофазных двигателей

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

Как своими руками сделать регулятор оборотов электродвигателя

При использовании электродвигателя в различных устройствах и инструментах неизменно возникает необходимость регулировки скорости вращения вала.

Самостоятельно сделать регулятор оборотов электродвигателя не составит труда. Нужно лишь подыскать качественную схему, устройство которой полностью бы подходило к особенностям и типу конкретного электрического двигателя.

Использование частотных преобразователей

Для регулировки оборотов электрического двигателя, работающего от сети с напряжением в 220 и 380 Вольт, могут использоваться частотные преобразователи. Высокотехнологичные электронные устройства позволяют благодаря изменению частоты и амплитуды сигнала плавно регулировать частоту вращения электродвигателя.

В основе таких преобразователей лежат мощные полупроводниковые транзисторы с широкоимпульсными модуляторами.

Преобразователи с помощью соответствующего блока управления на микроконтроллере позволяют плавно изменять показатель оборотов двигателя.

Высокотехнологичные преобразователи частоты используются в сложных и нагруженных механизмах. Современные частотные регуляторы имеют сразу несколько степеней защиты, в том числе по нагрузке, показателю тока напряжения и другим характеристикам. Отдельные модели питаются от электросети с однофазным напряжением в 220 Вольт и могут переделывать напряжение в трехфазные 380 Вольт. Использование таких преобразователей позволяет в домашних условиях использовать асинхронные электрические двигатели без применения сложных схем подключения.

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.

Несмотря на кажущуюся сложность схемы, сделать регулятор оборотов электродвигателя 220 В будет достаточно просто.

Принцип работы устройства

Принцип работы и конструкция регулятора оборотов двигателя отличается простотой, поэтому, изучив технические моменты, вполне по силам выполнить их самостоятельно. Конструктивно выделяют несколько основных компонентов, из которых состоят регуляторы вращения:

  • Электрический двигатель.
  • Блок преобразователя и микроконтроллерная схема управления.
  • Механизмы и приводы.

Отличием асинхронных двигателей от стандартных приводов является вращение ротора с максимальными показателями мощности при подаче напряжения на обмотку трансформатора. На начальном этапе показатели потребляемого тока и мощность у двигателя возрастает до максимума, что приводит к существенной нагрузке на привод и его быстрому выходу из строя.

При запуске двигателя на максимальных оборотах выделяется большое количество тепла, что приводит к перегреву привода, обмотки и других элементов привода. Благодаря использованию частотного преобразователя имеется возможность плавно разгонять двигатель, что предупреждает перегрев и другие проблемы с агрегатом. Электромотор может при использовании частотного преобразователя запускаться на частоте оборотов 1000 в минуту, а в последующем обеспечивается плавный разгон, когда каждые 10 секунд прибавляется 100−200 оборотов двигателя.

Изготовление самодельных реле

Изготовить самодельный регулятор оборотов электродвигателя 12 В не составит какого-либо труда. Для такой работы потребуется следующее:
  • Проволочные резисторы.
  • Переключатель на несколько положений.
  • Блок управления и реле.

Использование проволочных резисторов позволяет изменять напряжение питания, соответственно, и частоту вращения двигателя. Такой регулятор обеспечивает ступенчатый разгон двигателя, отличается простой конструкции и может быть выполнен даже начинающими радиолюбителями. Такие простейшие самодельные ступенчатые регуляторы можно использовать с асинхронными и контактными двигателями.

Принцип работы самодельного преобразователя:

  1. Питание от сети направляется на конденсатор.
  2. Используемый конденсатор полностью заряжается.
  3. Нагрузка передается на резистор и нижний кабель.
  4. Электрод тиристора, соединенный с положительным контактом на конденсаторе, получает нагрузку.
  5. Передаётся заряд напряжения.
  6. Происходит открытие второго полупроводника.
  7. Тиристор пропускает полученную с конденсатора нагрузку.
  8. Конденсатор полностью разряжается, после чего повторяется полупериод.
В прошлом наибольшей популярностью пользовались механические регуляторы, выполненные на основе вариатора или шестеренчатого привода. Однако они не отличались должной надежностью и часто выходили из строя.

Самодельные электронные регуляторы зарекомендовали себя с наилучшей стороны. Они используют принцип изменения ступенчатого или плавного напряжения, отличаются долговечностью, надежностью, имеют компактные габариты и обеспечивают возможность тонкой настройки работы привода.

Дополнительное использование в схемах электронных регуляторов симисторов и аналогичных устройств позволяет обеспечить плавное изменение мощности напряжения, соответственно электродвигатель будет правильно набирать обороты, постепенно выходя на свою максимальную мощность.

Для обеспечения качественной регулировки в схему включаются переменные резисторы, которые изменяют амплитуду входящего сигнала, обеспечивая плавное или ступенчатое изменение числа оборотов.

Схема на ШИМ-транзисторе

Регулировать скорость вращения вала у маломощных электродвигателей можно при помощи шин-транзистора и последовательного соединения резисторов в питании. Этот вариант отличается простотой реализации, однако имеет низкий КПД и не позволяет плавно изменять скорость вращения двигателя. Изготовить своими руками регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В с использованием шим-транзистора не составит особой сложности.

Принцип работы регулятора на транзисторе:

  • Используемые сегодня шин-транзисторы имеют генератор пилообразного напряжения частотой в 150 Герц.
  • Операционные усилители используются в роли компаратора.
  • Изменение скорости вращения осуществляется за счёт наличия переменного резистора, управляющего длительностью импульсов.

Транзисторы имеют ровную постоянную амплитуду импульсов, идентичную амплитуде напряжения питания. Это позволяет выполнять регулировку оборотов двигателя 220 В и поддерживать работу агрегата даже при подаче минимального напряжения на обмотку трансформатора.

Благодаря возможности подключения микроконтроллера к ШИМ-транзистору обеспечивается возможность автоматической настройки и регулировки работы электропривода. Такие схемы исполнения преобразователей могут иметь дополнительные компоненты, которые расширяют функциональные возможности привода, обеспечивая работу в полностью автоматическом режиме.

Внедрение автоматических систем управления

Наличие в регуляторах и частотных преобразователях микроконтроллерного управления позволяет улучшить параметры работы привода, а сам мотор может работать в полностью автоматическом режиме, когда используемый контроллер плавно или ступенчато изменяет показатели частоты вращения агрегата. Сегодня в качестве микроконтроллерного управления используются процессоры, которые имеют отличающееся число выходов и входов. К такому микроконтроллеру можно подключить различные электронные ключи, кнопки, всевозможные датчики потери сигнала и так далее.

В продаже можно найти различные типы микроконтроллеров, которые отличаются простотой в использовании, гарантируют качественную настройку работы преобразователя и регулятора, а наличие дополнительных входов и выходов позволяет подключать к процессору различные дополнительные датчики, по сигналу которых устройство будет уменьшать или увеличивать число оборотов или же полностью прекращать подачу напряжения на обмотки электродвигателя.

Сегодня в продаже имеются различные преобразователи и регуляторы электродвигателя. Впрочем, при наличии даже минимальных навыков работы с радиодеталями и умении читать схемы можно выполнить такое простейшее устройство, которое будет плавно или ступенчато изменять обороты двигателя. Дополнительно можно включить в цепь управляющий симисторный реостат и резистор, что позволит плавно изменять обороты, а наличие микроконтроллерного управления полностью автоматизирует использование электрических двигателей.

Оценка статьи:

Загрузка…Регулировка оборотов асинхронного двигателя своими руками Ссылка на основную публикацию wpDiscuzAdblock
detector

Принципиальная электрическая схема регулятора оборотов — Topsamoe.ru

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

Зачем нужен регулятор оборотов

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

Фото — мощный регулятор для асинхронного двигателя

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

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

Фото — регулятор оборотов двигателя постоянного тока

Зачем нужен регулятор оборотов асинхронного электродвигателя:

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

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

Фото — шим контроллер оборотов

Принцип работы регулятора оборотов

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

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

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

Фото — схема регулятора для коллекторного двигателя

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

Как выбрать регулятор

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

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

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

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

Фото — схема регулятора для бесколлекторных двигателей

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

Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

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

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

Фото — схема регулятора оборотов своими руками

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

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

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

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

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

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

Технические параметры регулятора

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

Принципиальная электросхема

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

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

Увеличение мощности регулятора

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

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

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)

“>

коллекторный и асинхронный двигатели и варианты регулировки

Практически во всех бытовых приборах и электроинструментах используется коллекторныйдвигатель. В более новых моделях болгарок, шуруповертов, ручных фрезеров, пылесосов, миксеров и других присутствует регулировка оборотов двигателя, но в более поздних моделях такой функции нет. Такими инструментами и бытовыми приборами не всегда удобно работать, и поэтому существуют регуляторы оборотов с поддержанием мощности.

Виды двигателей и принцип работы

Двигатели делятся на три типа: коллекторный, асинхронный и бесколлекторный. В большинстве электроинструментов стоит первый тип. Этот электродвигатель имеет довольно компактный размер. Его мощность значительно выше, чем у асинхронного, а цена довольно низкая. Что касается асинхронных, то этот тип в основном используется в металлообрабатывающей отрасли, а также широкое распространение они получили в угледобывающих шахтах. Довольно редко их можно встретить в быту.

Бесколлекторный электродвигатель используется там, где нужны большие обороты, точное позиционирование и малые размеры. Например, в различной медицинской технике, авиамоделировании. Принцип работы довольно прост. Если рамку прямоугольной формы, которая имеет ось вращения, поместить между плюсами постоянного магнита, то она начнет вращаться. Направление зависит от направления тока в рамке. В составе этого типа присутствуют якорь и статор. Якорь вращается, а статор стоит неподвижно. Как правило, на якоре стоит не одна рамка, а 4,5 или более.

Асинхронный двигатель работает по другому принципу. Благодаря эффекту переменного магнитного поля в статорных катушках он приводится во вращение. Если углубиться в курс физики, то можно вспомнить, что вокруг проводника, через который проходит ток, создается своеобразное магнитное поле, заставляющее вращаться ротор.

Принцип работы бесколлекторного типа основан на включении обмоток так, чтобы магнитные поля статора и ротора были ортогональны друг другу, а вращающий момент регулируется специальным драйвером.

На рисунке отчетливо видно, что для перемещения ротора нужно выполнить необходимую коммутацию, но и регулировать обороты не представляется возможным. Тем не менее бесколлекторный двигатель может очень быстро набирать обороты.

Устройство коллекторного двигателя

Коллекторный электродвигатель состоит из статора и ротора. Ротором называется часть, которая

вращается, а статор является неподвижным. Еще одной составляющей электродвигателя являются графитовые щетки, по которым ток течет к якорю. В зависимости от комплектации могут присутствовать датчики Холла, которые дают возможность плавного запуска и регулировки оборотов. Чем выше подаваемое напряжение, тем выше обороты. Этот тип может работать как от переменного, так и от постоянного тока.

По классификации коллекторные двигатели можно разделить на те, что работают от переменного и от постоянного тока. Их также можно разделить по типу возбуждения обмотки: двигатели с параллельным, последовательным и смешанным (параллельно-последовательным) возбуждением.

Типы регулировки

Существует довольно много вариантов регулировки оборотов. Вот основные из них:

  • Блок питания с регулировкой выходного напряжения.
  • Заводские устройства регулировки, которые идут изначально с электромотором.
  • Регуляторы на кнопочном управлении и стандартные регуляторы, которые просто ограничивают напряжение.

Эти типы регулировки плохи тем, что с уменьшением или увеличением напряжения падает и мощность. В некоторых электроинструментах это допустимо, но, как показывает практика, в большинстве случаев это является неприемлемым из-за сильного падения мощности и, соответственно, КПД.

Наиболее приемлемым вариантом будет регулятор на основе симистора или тиристора. Мало того что такой регулятор не уменьшает мощность при уменьшении напряжения, он еще и позволяет осуществлять более плавный пуск и регулировку оборотов. К тому же такую схему можно сделать своими руками. Ниже изображен регулятор оборотов с поддержанием мощности. Схема собрана на базе симистора BTA 41 800 В.

Все номиналы электроэлементов обозначены на схеме. Это схема после сборки, работает довольно стабильно и обеспечивает плавную регулировку коллекторного двигателя. При уменьшении выходного напряжения мощность не уменьшается, что является весомым плюсом.

При желании можно собрать регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В своими руками. Эта схема собрана на базе симистора ВТА26−600, который предварительно необходимо установить на радиатор, так как при нагрузке этот элемент довольно сильно греется.

К готовой схеме возможно подключить электромотор, мощность которого не превышает 4 кВт.

Схема выглядит следующим образом.

Она успешно справится с регулировкой таких электроинструментов, как дрель, болгарка, циркулярка, лобзик. При желании можно использовать схему в качестве регулятора мощности ТЭН-ов, обогревателей и в качестве диммера. К минусам можно отнести невозможность регулировки мощности приборов, которые питаются от постоянного тока.

Регуляторы мощности постоянного тока

Иногда возникает потребность в регулировке оборотов коллекторного двигателя постоянного тока.

Если потребитель не имеет большой мощности, то возможно последовательно подсоединить переменный резистор, но тогда КПД такого регулятора резко упадет. Существуют схемы, при помощи которых возможно довольно плавно регулировать обороты, не уменьшая КПД. Такой регулятор подойдет для изменения яркости различных ламп, напряжения питания, не превышающего 12 В. Эта схема также выполняет роль стабилизатора частоты вращения, при изменении механической нагрузки на вал обороты остаются неизменными.

Эта схема регулятора оборотов двигателя постоянного тока 12 В вполне подойдет для регулировки и стабилизации оборотов двигателей с током, не превышающим 5 А. В эту схему входит драйвер на биполярных транзисторах и таймер 7555, что обеспечивает стабильную работу и плавную скорость регулировки. Цена на детали довольно низкая, а это является несомненным плюсом. Можно также собрать регулятор оборотов электродвигателя 12 В своими руками.

Асинхронный двигатель и регулятор оборотов

Как правило, этот тип применяется на различных производствах, начиная от шахт и заканчивая металлообрабатывающими отраслями. Например, в угольных шахтах для плавного пуска конвейерных лент используется пускатель АПМ, в который встроено устройство на тиристорах, позволяющее плавно запустить конвейер. Асинхронный однофазный двигатель применяется также в автомобилях, вентиляторах печек, двигателях, которые приводят в движение дворники, бытовых вентиляторах, питающихся от напряжения 220 В. В машине двигатели работают от постоянного напряжения 12 вольт, но плавный запуск в них не предусмотрен.

Для регулировки оборотов асинхронного двигателя применяются так называемые частотные преобразователи. Эти преобразователи позволяют кардинально менять форму и частоту сигнала. Как правило, такие преобразователи собраны на базе мощных полупроводниковых транзисторов и импульсных модуляторов, а всеми элементами управляет ШИМ-контроллер.

Следует помнить: чем плавней разгон двигателя, тем меньше он испытывает перегрузок. Это касается редукторов, конвейеров, мощных насосов, лифтов. Вот одна схема регулятора оборотов асинхронного двигателя 220 В.

С помощью этой схемы можно регулировать обороты двигателей, мощность которых не превышает 1 тыс. Вт. При сборке этой схемы есть нюансы, которые необходимо учесть:

  • Тип соединения «треугольник».
  • Необходим драйвер трехфазного моста IR2133.
  • Микроконтроллер AT90SPWM3B.
  • Для прошивки микроконтроллера необходим программатор.
  • Мощные транзисторы IRG4BC30W или их аналоги.
  • ЖК-дисплей в качестве индикатора.
  • Импульсный блок питания, который можно купить или собрать собственноручно.

Из-за значительного нагрева диодный мост и силовые транзисторы необходимо установить на радиатор. Если предполагается подключение двигателя мощностью до 400 Вт, то термодатчик ставить необязательно, а для управления можно использовать опторазвязку.

Чтобы увеличить срок службы различных видов двигателей, рекомендуется пользоваться регуляторами оборотов, решающими большое количество проблем.

Типы регуляторов оборотов с поддержанием мощности: коллекторный и асинхронный двигатели и варианты регулировки

Практически во всех бытовых приборах и электроинструментах используется коллекторныйдвигатель. В более новых моделях болгарок, шуруповертов, ручных фрезеров, пылесосов, миксеров и других присутствует регулировка оборотов двигателя, но в более поздних моделях такой функции нет. Такими инструментами и бытовыми приборами не всегда удобно работать, и поэтому существуют регуляторы оборотов с поддержанием мощности.

Виды двигателей и принцип работы

Двигатели делятся на три типа: коллекторный, асинхронный и бесколлекторный. В большинстве электроинструментов стоит первый тип. Этот электродвигатель имеет довольно компактный размер. Его мощность значительно выше, чем у асинхронного, а цена довольно низкая. Что касается асинхронных, то этот тип в основном используется в металлообрабатывающей отрасли, а также широкое распространение они получили в угледобывающих шахтах. Довольно редко их можно встретить в быту.

Бесколлекторный электродвигатель используется там, где нужны большие обороты, точное позиционирование и малые размеры. Например, в различной медицинской технике, авиамоделировании. Принцип работы довольно прост. Если рамку прямоугольной формы, которая имеет ось вращения, поместить между плюсами постоянного магнита, то она начнет вращаться. Направление зависит от направления тока в рамке. В составе этого типа присутствуют якорь и статор. Якорь вращается, а статор стоит неподвижно. Как правило, на якоре стоит не одна рамка, а 4,5 или более.

Асинхронный двигатель работает по другому принципу. Благодаря эффекту переменного магнитного поля в статорных катушках он приводится во вращение. Если углубиться в курс физики, то можно вспомнить, что вокруг проводника, через который проходит ток, создается своеобразное магнитное поле, заставляющее вращаться ротор.

Принцип работы бесколлекторного типа основан на включении обмоток так, чтобы магнитные поля статора и ротора были ортогональны друг другу, а вращающий момент регулируется специальным драйвером.

На рисунке отчетливо видно, что для перемещения ротора нужно выполнить необходимую коммутацию, но и регулировать обороты не представляется возможным. Тем не менее бесколлекторный двигатель может очень быстро набирать обороты.

Устройство коллекторного двигателя

Коллекторный электродвигатель состоит из статора и ротора. Ротором называется часть, которая

Какое освещение Вы предпочитаете

ВстроенноеЛюстра

вращается, а статор является неподвижным. Еще одной составляющей электродвигателя являются графитовые щетки, по которым ток течет к якорю. В зависимости от комплектации могут присутствовать датчики Холла, которые дают возможность плавного запуска и регулировки оборотов. Чем выше подаваемое напряжение, тем выше обороты. Этот тип может работать как от переменного, так и от постоянного тока.

По классификации коллекторные двигатели можно разделить на те, что работают от переменного и от постоянного тока. Их также можно разделить по типу возбуждения обмотки: двигатели с параллельным, последовательным и смешанным (параллельно-последовательным) возбуждением.

Типы регулировки

Существует довольно много вариантов регулировки оборотов. Вот основные из них:

  • Блок питания с регулировкой выходного напряжения.
  • Заводские устройства регулировки, которые идут изначально с электромотором.
  • Регуляторы на кнопочном управлении и стандартные регуляторы, которые просто ограничивают напряжение.

Эти типы регулировки плохи тем, что с уменьшением или увеличением напряжения падает и мощность. В некоторых электроинструментах это допустимо, но, как показывает практика, в большинстве случаев это является неприемлемым из-за сильного падения мощности и, соответственно, КПД.

Наиболее приемлемым вариантом будет регулятор на основе симистора или тиристора. Мало того что такой регулятор не уменьшает мощность при уменьшении напряжения, он еще и позволяет осуществлять более плавный пуск и регулировку оборотов. К тому же такую схему можно сделать своими руками. Ниже изображен регулятор оборотов с поддержанием мощности. Схема собрана на базе симистора BTA 41 800 В.

Все номиналы электроэлементов обозначены на схеме. Это схема после сборки, работает довольно стабильно и обеспечивает плавную регулировку коллекторного двигателя. При уменьшении выходного напряжения мощность не уменьшается, что является весомым плюсом.

При желании можно собрать регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В своими руками. Эта схема собрана на базе симистора ВТА26−600, который предварительно необходимо установить на радиатор, так как при нагрузке этот элемент довольно сильно греется.

К готовой схеме возможно подключить электромотор, мощность которого не превышает 4 кВт.

Схема выглядит следующим образом.

Она успешно справится с регулировкой таких электроинструментов, как дрель, болгарка, циркулярка, лобзик. При желании можно использовать схему в качестве регулятора мощности ТЭН-ов, обогревателей и в качестве диммера. К минусам можно отнести невозможность регулировки мощности приборов, которые питаются от постоянного тока.

Регуляторы мощности постоянного тока

Иногда возникает потребность в регулировке оборотов коллекторного двигателя постоянного тока.

Если потребитель не имеет большой мощности, то возможно последовательно подсоединить переменный резистор, но тогда КПД такого регулятора резко упадет. Существуют схемы, при помощи которых возможно довольно плавно регулировать обороты, не уменьшая КПД. Такой регулятор подойдет для изменения яркости различных ламп, напряжения питания, не превышающего 12 В. Эта схема также выполняет роль стабилизатора частоты вращения, при изменении механической нагрузки на вал обороты остаются неизменными.

Эта схема регулятора оборотов двигателя постоянного тока 12 В вполне подойдет для регулировки и стабилизации оборотов двигателей с током, не превышающим 5 А. В эту схему входит драйвер на биполярных транзисторах и таймер 7555, что обеспечивает стабильную работу и плавную скорость регулировки. Цена на детали довольно низкая, а это является несомненным плюсом. Можно также собрать регулятор оборотов электродвигателя 12 В своими руками.

Асинхронный двигатель и регулятор оборотов

Как правило, этот тип применяется на различных производствах, начиная от шахт и заканчивая металлообрабатывающими отраслями. Например, в угольных шахтах для плавного пуска конвейерных лент используется пускатель АПМ, в который встроено устройство на тиристорах, позволяющее плавно запустить конвейер. Асинхронный однофазный двигатель применяется также в автомобилях, вентиляторах печек, двигателях, которые приводят в движение дворники, бытовых вентиляторах, питающихся от напряжения 220 В. В машине двигатели работают от постоянного напряжения 12 вольт, но плавный запуск в них не предусмотрен.

Для регулировки оборотов асинхронного двигателя применяются так называемые частотные преобразователи. Эти преобразователи позволяют кардинально менять форму и частоту сигнала. Как правило, такие преобразователи собраны на базе мощных полупроводниковых транзисторов и импульсных модуляторов, а всеми элементами управляет ШИМ-контроллер.

Следует помнить: чем плавней разгон двигателя, тем меньше он испытывает перегрузок. Это касается редукторов, конвейеров, мощных насосов, лифтов. Вот одна схема регулятора оборотов асинхронного двигателя 220 В.

С помощью этой схемы можно регулировать обороты двигателей, мощность которых не превышает 1 тыс. Вт. При сборке этой схемы есть нюансы, которые необходимо учесть:

  • Тип соединения «треугольник».
  • Необходим драйвер трехфазного моста IR2133.
  • Микроконтроллер AT90SPWM3B.
  • Для прошивки микроконтроллера необходим программатор.
  • Мощные транзисторы IRG4BC30W или их аналоги.
  • ЖК-дисплей в качестве индикатора.
  • Импульсный блок питания, который можно купить или собрать собственноручно.

Из-за значительного нагрева диодный мост и силовые транзисторы необходимо установить на радиатор. Если предполагается подключение двигателя мощностью до 400 Вт, то термодатчик ставить необязательно, а для управления можно использовать опторазвязку.

Чтобы увеличить срок службы различных видов двигателей, рекомендуется пользоваться регуляторами оборотов, решающими большое количество проблем.

Схема регулятора скорости 3-фазного асинхронного двигателя

В этом посте мы обсуждаем создание простой схемы регулятора скорости 3-фазного асинхронного двигателя, которую также можно применять для однофазного асинхронного двигателя или буквально для любого типа двигателя переменного тока.

Когда дело доходит до управления скоростью асинхронных двигателей, обычно используются матричные преобразователи, включающие множество сложных ступеней, таких как LC-фильтры, двунаправленные массивы переключателей (с использованием IGBT) и т. д.

Все они используются для окончательного достижения прерванный сигнал переменного тока, рабочий цикл которого можно регулировать с помощью сложной схемы микроконтроллера, что, наконец, обеспечивает требуемое управление скоростью двигателя.

Однако мы можем поэкспериментировать и попытаться реализовать управление скоростью 3-фазного асинхронного двигателя с помощью гораздо более простой концепции, используя усовершенствованные ИС оптопары детектора пересечения нуля, силовой симистор и схему ШИМ.

Использование оптопары детектора перехода через ноль

Благодаря серии оптопары MOC схемы управления симисторами чрезвычайно безопасны и просты в настройке, а также обеспечивают беспроблемную интеграцию ШИМ для предусмотренных элементов управления.

В одном из моих предыдущих постов я обсуждал простую схему контроллера плавного пуска двигателя с ШИМ, в которой реализована микросхема MOC3063 для обеспечения эффективного плавного пуска подключенного двигателя.

Здесь мы также используем идентичный метод для реализации предлагаемой схемы трехфазного регулятора скорости асинхронного двигателя. На следующем рисунке показано, как это можно сделать: режим регулятора, а входная сторона интегрирована с простой схемой ШИМ IC 555.

3 цепи MOC настроены на работу с 3-фазным входом переменного тока и подачу его на подключенный асинхронный двигатель.

ШИМ-вход на изолированной стороне управления светодиодом оптопары определяет коэффициент прерывания трехфазного входа переменного тока, который обрабатывается MOC ICS.

Использование ШИМ-контроллера IC 555 (переключение при нулевом напряжении)

Это означает, что путем регулировки ШИМ-потенциометра, связанного с 555 IC, можно эффективно управлять скоростью асинхронного двигателя.

Выходной сигнал на выводе №3 имеет переменный рабочий цикл, который, в свою очередь, соответствующим образом переключает выходные симисторы, что приводит либо к увеличению среднеквадратичного значения переменного тока, либо к его уменьшению.

Увеличение среднеквадратичного значения с помощью более широких ШИМ позволяет получить более высокую скорость двигателя, в то время как уменьшение среднеквадратичного значения переменного тока с помощью более узких ШИМ дает противоположный эффект, т. е. вызывает пропорциональное замедление двигателя.

Вышеуказанные функции реализованы с большой точностью и безопасностью, поскольку ИС имеют множество внутренних сложных функций, специально предназначенных для управления симисторами и тяжелыми индуктивными нагрузками, такими как асинхронные двигатели, соленоиды, клапаны, контакторы, полупроводниковые реле и т. д.

ИС также обеспечивает полностью изолированную работу каскада постоянного тока, что позволяет пользователю производить настройку, не опасаясь поражения электрическим током.

Этот принцип можно также эффективно использовать для управления скоростью однофазного двигателя, используя одну микросхему MOC вместо трех. Верхняя схема ШИМ IC555 может быть отрегулирована для создания 50% рабочего цикла на гораздо более высокой частоте, в то время как нижняя схема ШИМ может использоваться для реализации операции управления скоростью асинхронного двигателя посредством регулировки соответствующего потенциометра.

Рекомендуется, чтобы эта ИС 555 имела относительно более низкую частоту, чем верхняя схема IC 555. Это можно сделать, увеличив емкость конденсатора на выводе № 6/2 примерно до 100 нФ.

ПРИМЕЧАНИЕ: ДОБАВЛЕНИЕ ПОДХОДЯЩИХ ИНДУКТОРОВ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО С ФАЗНЫМИ ПРОВОДАМИ МОЖЕТ ЗНАЧИТЕЛЬНО УЛУЧШИТЬ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ СИСТЕМЫ.

Лист данных для MOC3061

Предполагаемая форма волны и управление фазой с использованием вышеуказанной концепции:

Вышеописанный метод управления трехфазным асинхронным двигателем на самом деле довольно груб, поскольку он не имеет управления В/Гц .

Он просто использует включение/выключение сети с разной скоростью для получения средней мощности двигателя и управления скоростью путем изменения этого среднего переменного тока двигателя.

Представьте, что вы включаете/выключаете двигатель вручную 40 или 50 раз в минуту. Это приведет к тому, что ваш двигатель замедлится до некоторого относительного среднего значения, но будет двигаться непрерывно. Описанный выше принцип работает точно так же.

Более технический подход заключается в разработке схемы, которая обеспечивает надлежащий контроль соотношения В/Гц и автоматически регулирует его в зависимости от скорости скольжения или любых колебаний напряжения.

Для этого мы в основном используем следующие каскады:

  1. H-мостовая или полномостовая схема драйвера IGBT
  2. 3-фазный каскад генератора для питания полной мостовой схемы
  3. Процессор В/Гц ШИМ

Использование полного моста Цепь управления IGBT

Если процедуры настройки описанной выше конструкции на основе симистора кажутся вам пугающими, можно попробовать следующее полномостовое управление скоростью асинхронного двигателя на основе ШИМ:

Схема, показанная на рисунке выше, использует один полный чип — Мостовой драйвер IC IRS2330 (последняя версия 6EDL04I06NT), который имеет все встроенные функции для обеспечения безопасной и идеальной работы трехфазного двигателя.

Микросхеме требуется только синхронизированный 3-фазный логический вход на ее выводах HIN/LIN для создания требуемого 3-фазного колебательного выхода, который, наконец, используется для работы полной мостовой сети IGBT и подключенного 3-фазного двигателя.

ШИМ-инжекция с управлением скоростью реализована через 3 отдельных каскада полумостовых драйверов NPN/PNP, управляемых питанием SPWM от генератора ШИМ IC 555, как показано в наших предыдущих проектах. Этот уровень ШИМ может в конечном итоге использоваться для управления скоростью асинхронного двигателя.

Прежде чем мы изучим фактический метод управления скоростью для асинхронного двигателя, давайте сначала поймем, как можно добиться автоматического управления V/Hz с помощью нескольких схем IC 555, как описано ниже

Схема автоматического процессора V/Hz PWM (Замкнутый контур)

В приведенных выше разделах мы изучили конструкции, которые помогут асинхронному двигателю двигаться со скоростью, указанной производителем, но он не будет регулироваться в соответствии с постоянным соотношением В/Гц, если только не будет применена следующая ШИМ. процессор интегрирован с входным каналом H-Bridge PWM.

Приведенная выше схема представляет собой простой генератор ШИМ, использующий пару IC 555. IC1 генерирует частоту ШИМ, которая преобразуется в треугольные волны на выводе № 6 IC2 с помощью R4/C3.

Эти треугольные волны сравниваются с синусоидальной пульсацией на выводе № 5 микросхемы IC2. Эти выборочные пульсации получаются путем выпрямления трехфазной сети переменного тока в пульсации переменного тока 12 В и подаются на контакт № 5 микросхемы IC2 для необходимой обработки.

При сравнении двух сигналов на выводе №3 микросхемы IC2 генерируется ШИМ соответствующего размера, который становится управляющим ШИМ для сети H-моста.

Как работает схема V/Hz

При включении питания конденсатор на выводе № 5 начинает генерировать нулевое напряжение на выводе № 5, что приводит к наименьшему значению SPWM в схеме H-моста, что, в свою очередь, включает асинхронный двигатель для запуска с медленным постепенным плавным пуском.

По мере зарядки этого конденсатора потенциал на контакте № 5 возрастает, что пропорционально увеличивает SPWM и позволяет двигателю постепенно набирать скорость.

Мы также видим цепь обратной связи тахометра, которая также интегрирована с контактом № 5 микросхемы IC2.

Этот тахометр отслеживает скорость вращения ротора или скорость скольжения и генерирует дополнительное напряжение на выводе № 5 микросхемы IC2.

Теперь, когда скорость двигателя увеличивается, скорость скольжения пытается синхронизироваться с частотой статора и при этом начинает набирать скорость.

Это увеличение индукционного скольжения пропорционально увеличивает напряжение тахометра, что, в свою очередь, заставляет IC2 увеличивать выходной сигнал SPWM, а это, в свою очередь, еще больше увеличивает скорость двигателя.

Вышеупомянутая регулировка пытается поддерживать соотношение В/Гц на довольно постоянном уровне до тех пор, пока, наконец, SPWM от IC2 не сможет больше увеличиваться.

В этот момент скорость скольжения и скорость статора становятся устойчивыми и сохраняются до тех пор, пока входное напряжение или скорость скольжения (из-за нагрузки) не изменятся. В случае их изменения схема процессора В/Гц снова вступает в действие и начинает регулировать соотношение для поддержания оптимального отклика скорости асинхронного двигателя.

Тахометр

Схема тахометра также может быть дешево построена с использованием следующей простой схемы и интегрирована с описанными выше этапами схемы:

Как реализовать контроль скорости

eb достигается за счет интеграции обратной связи тахометра в схему саморегулирующегося контроллера SPWM.

Теперь давайте узнаем, как можно управлять скоростью асинхронного двигателя, изменяя частоту, что в конечном итоге заставит SPWM снижаться и поддерживать правильное соотношение В/Гц.

Следующая диаграмма поясняет этап управления скоростью:

Здесь мы видим схему трехфазного генератора, использующую микросхему IC 4035, частоту фазового сдвига которой можно изменять, изменяя тактовый вход на выводе №6.

3-фазные сигналы подаются на логические элементы 4049 IC для создания требуемых каналов HIN, LIN для сети драйверов полного моста.

Это означает, что, соответствующим образом изменяя тактовую частоту IC 4035, мы можем эффективно изменить рабочую трехфазную частоту асинхронного двигателя.

Это реализовано с помощью простой нестабильной схемы IC 555, которая подает регулируемую частоту на контакт № 6 IC 4035 и позволяет регулировать частоту с помощью подключенного потенциометра 100K. Конденсатор C необходимо рассчитать таким образом, чтобы регулируемый диапазон частот находился в пределах правильных характеристик подключенного асинхронного двигателя.

При изменении потенциометра эффективная частота асинхронного двигателя также изменяется, что соответственно изменяет скорость двигателя.

Например, когда частота снижается, скорость двигателя снижается, что, в свою очередь, приводит к пропорциональному снижению напряжения на выходе тахометра.

Это пропорциональное уменьшение выходного сигнала тахометра заставляет SPWM сужаться и тем самым пропорционально снижает выходное напряжение двигателя.

Это действие, в свою очередь, обеспечивает поддержание соотношения В/Гц при управлении скоростью асинхронного двигателя посредством управления частотой.

Предупреждение. Приведенная выше концепция разработана только на основе теоретических предположений, действуйте с осторожностью.

Если у вас есть какие-либо дополнительные сомнения относительно конструкции этого трехфазного регулятора скорости асинхронного двигателя, вы можете опубликовать их в своих комментариях.

индукция%20двигатель%20скорость%20управление%20с%20scr техническое описание и примечания по применению

Векторное управление машинами переменного тока.Петр Вас. Оксфорд

Реферат: Данные обмотки статора асинхронного двигателя переменного тока Векторное управление машинами переменного тока Петр Вас. Оксфорд Векторное управление машинами переменного тока». Питер Вас. Оксфорд ПРЯМОЕ УПРАВЛЕНИЕ МОМЕНТОМ Асинхронный двигатель dtc прямое управление моментом асинхронного двигателя с помощью синхронного реактивного двигателя с ПИ SKHI22 наблюдатель крутящего момента асинхронного двигателя
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ТМС320С32 Векторное управление машинами переменного тока.Петр Вас. Оксфорд данные обмотки статора асинхронного двигателя переменного тока Векторное управление машинами переменного тока Петр Вас. Оксфорд Векторное управление машинами переменного тока». Питер Вас. Оксфорд ПРЯМОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА асинхронный двигатель dtc прямое управление крутящим моментом асинхронного двигателя с помощью PI синхронный реактивный двигатель СХИ22 наблюдатель крутящего момента асинхронного двигателя
2000 — управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью GSM

Аннотация: радиолокационное управление положением серводвигателя Pacific Scientific бесщеточный двигатель управление скоростью двигателя постоянного тока с использованием GSM управление скоростью асинхронного двигателя с использованием оценки GSM с расширенным фильтром Калмана мини-проект с использованием энкодера управление скоростью двигателя постоянного тока с использованием DTMF Motorola 5600x XC56303PV100D
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF SG146/Д DSP56800 DSP56300 16-битный управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью GSM серводвигатель управления положением радара Тихоокеанский научный бесщеточный двигатель управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью GSM управление скоростью асинхронного двигателя с помощью GSM оценка с расширенным фильтром Калмана мини проект с использованием энкодера управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью dtmf моторола 5600x XC56303PV100D
код двигателя с нечеткой логикой

Аннотация: IC 74245 ПИД-регулятор для управления асинхронным двигателем базовая электрическая схема двигателя переменного тока с обратным направлением вперед ПИД-регулятор передаточной функции трехфазного асинхронного двигателя 3-фазный асинхронный двигатель fpga 74245 код verilog для оценки параметров асинхронного двигателя постоянного тока Управление скоростью двигателя постоянного тока с использованием нечеткой логики
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF
2010 — Светильник Фотометрические данные

Реферат: индукционная лампа индукционная лампа балласт балласт для индукционной лампы DMVIG2C085GP фотометрические данные лампы VMVIG2A055GP T2D 96 диод QM25 t2d диод
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF РД739 ДМВИГ165Г RA739 Светильник Фотометрические данные индукционная лампа балласт индукционной лампы балласт для индукционной лампы DMVIG2C085GP фотометрические данные лампы VMVIG2A055GP Диод Т2Д 96 QM25 диод t2d
2004 г. — регулирование скорости асинхронного двигателя методом ШИМ

Реферат: спецификация управления частотой вращения 3-фазного асинхронного двигателя цепей управления скоростью фазного асинхронного двигателя защита асинхронного двигателя дистанционное управление 3-фазным асинхронным двигателем спецификация асинхронного двигателя переменного тока SG40N 8300ACIMTD 56F8346
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 56F8300 56F8300 16-битный 8300ACIMTD 56Ф8100 56F8367EVM 56Ф8346, 56F8357 56F8367 регулирование скорости асинхронного двигателя методом ШИМ Спецификация трехфазного асинхронного двигателя частотно-регулируемое управление скоростью фазовая индукция схемы управления скоростью асинхронного двигателя защита асинхронного двигателя дистанционное управление трехфазным асинхронным двигателем спецификация асинхронного двигателя переменного тока СГ40Н 8300ACIMTD 56F8346
2004 г. — спецификация трехфазного асинхронного двигателя

Аннотация: дистанционное управление 3-фазным асинхронным двигателем, управление скоростью асинхронного двигателя с помощью метода ШИМ, перенапряжение, 3-фазный асинхронный двигатель, данные о неисправности 3-фазного асинхронного двигателя, защита от перенапряжения 3-фазного асинхронного двигателя, конструкция преобразователя частоты для асинхронного двигателя переменного тока, защита асинхронного двигателя привод скорости двигателя
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 56Ф8300 16-битный 8300ACIMTD 56Ф8100 56F8367EVM 56Ф8346, 56F8357 56F8367 Спецификация трехфазного асинхронного двигателя дистанционное управление трехфазным асинхронным двигателем регулирование скорости асинхронного двигателя методом ШИМ трехфазный асинхронный двигатель с перенапряжением Данные о неисправности трехфазного асинхронного двигателя 3-фазный асинхронный двигатель защита от перенапряжения трехфазного асинхронного двигателя конструкция преобразователя частоты для асинхронного двигателя переменного тока защита асинхронного двигателя привод скорости двигателя
2010 — электрическая схема индукционной плиты

Реферат: схема управления индукционной плитой схема индукционной плиты схема индукционного нагрева индукционная плита конструкция змеевика индукционная плита igbt схема индукционной плиты схема индукционной плиты bosch схема индукционной плиты датчик температуры схема индукционной плиты с IGBT
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF
1998 г. — относительная магнитная проницаемость

Реферат: железная кривая bh, магнитная проницаемость магнитного расходомера, применение кривой индукции bh, кривая BH, постоянная намагниченность постоянного магнита
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF
однофазный синусоидальный ШИМ-генератор

Реферат: Синусоидальная волна PWM DC to AC Inverter Circuits Схема трехфазного генератора схема индукции на основе микроконтроллера однофазная индукция переменного тока Программируемый генератор синусоидальной волны индукция C508 B6435 схема индукции
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF AP082211 AP082211 20 кГц AP0822 однофазный синусоидальный ШИМ-генератор Синусоидальная волна ШИМ Преобразователь постоянного тока в переменный ток Трехфазный генератор схема индукции Однофазная индукция переменного тока на базе микроконтроллера программируемый генератор синусоиды индукция C508 B6435 диаграмма индукция
2002 — обратное преобразование Кларка

Аннотация: преобразование Парка и Кларка DSP56F803EVMUM Преобразование Парка Дискретный ШИМ исходный код Matlab Исходный код iGBT pid контроллера Matlab Исходный код ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ВЕКТОРНОЙ МОДУЛЯЦИИ для преобразования Парка и Кларка реальное преобразование Кларка с использованием Matlab для решения преобразования Лапласа
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF АН1930/Д обратное преобразование Кларка Преображение Парка и Кларка DSP56F803EVMUM Преображение парка исходный код дискретного PWM matlab iGBT исходный код pid-контроллера в Matlab МОДУЛЯЦИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ВЕКТОРА исходный код преобразования парка и кларка в реальность трансформация Кларка использование Matlab для решения преобразования Лапласа
Сименс Холл Феррит

Резюме: нет абстрактного текста
Текст: Нет доступного текста файла


OCR-сканирование
PDF
2010 — Плавный пуск симистора

Реферат: Схема диммера света BTA08 ST принципиальная схема индукционная микроволновая печь трансформатор индукционная лампа источник питания для магнетрона галогенный трансформатор симистор схема привода импульсный трансформатор микроволновая печь магнетрон цепь управления скоростью двигателя переменного тока с симистором
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF АН441 Симисторный плавный пуск Схема диммера света BTA08 ST схема индукции микроволновая печь трансформатор индукционная лампа блок питания для магнетрона галогенный трансформатор Импульсный трансформатор схемы привода симистора магнетрон в микроволновке схема управления скоростью двигателя переменного тока с симистором
1997 г. — относительная магнитная проницаемость

Реферат: железный тороид с квадратной петлей магнитной проницаемости кривой bh применение магнитного расходомера кривой bh
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF
2006 — ШИМ ИНВЕРТОР 3-х фазный двигатель переменного тока

Аннотация: Контроллер затвора IGBT MC68HC908MR32 Схема управления скоростью двигателя переменного тока с IGBT Схема привода двигателя постоянного тока 230 В Использование IGBT для 3-фазного асинхронного двигателя Спецификация 3-фазного асинхронного двигателя 3-фазные инверторы асинхронного двигателя переменного тока Защита асинхронного двигателя ШИМ 3-фазный источник напряжения двигателя переменного тока асинхронный двигатель с инверторным управлением
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF АН3000 MCF523x MCF523x pwm INVERTER 3-фазный двигатель переменного тока Контроллер затвора IGBT MC68HC908MR32 схема управления скоростью двигателя переменного тока с IGBT Схема привода двигателя постоянного тока 230 В использовать igbt для трехфазного асинхронного двигателя Спецификация трехфазного асинхронного двигателя 3-х фазный инвертор асинхронный двигатель переменного тока защита асинхронного двигателя ШИМ 3-фазный двигатель переменного тока асинхронный двигатель с инверторным приводом от источника напряжения
2006 — электрическая схема стиральной машины

Аннотация: электрическая схема стиральной машины схема управления двигателем стиральной машины микроконтроллер на основе управления скоростью двигателя переменного тока базовая электрическая схема двигателя переменного тока реверс вперед универсальный двигатель стиральной машины схема контроллера двигателя стиральной машины схема управления скоростью двигателя переменного тока с симистором схема управления переменной скоростью двигателя переменного тока центробежная принцип работы стиральной машины
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF АН3234 MC56F8013 схема стиральной машины электрическая схема стиральной машины схема управления двигателем стиральной машины управление скоростью двигателя переменного тока на основе микроконтроллера Основная электрическая схема двигателя переменного тока с обратным направлением вперед универсальный двигатель стиральной машины схема контроллера двигателя стиральной машины схема управления скоростью двигателя переменного тока с симистором схема управления двигателем переменного тока с регулируемой скоростью принцип работы центробежной стиральной машины
1998 — ЭКВИВАЛЕНТ 9974 GP

Реферат: преобразование dq «пространственный вектор» tms320 3 фазы в преобразование d-q trzynadlowski SPRA284A 17417 диаграмма индукции U300 DZ 120-5 Dynamic Controls
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ТМС320С240 СПРА284А ЭКВИВАЛЕНТ 9974 ГП преобразование dq «космический вектор» тмс320 3-фазное преобразование dq Тшинадловски СПРА284А 17417 диаграмма индукция U300 ДЗ 120-5 Динамическое управление
Схема цепи управления переменной скоростью двигателя переменного тока

Аннотация: управление скоростью однофазного двигателя переменного тока управление скоростью однофазного асинхронного двигателя однофазное преобразование в трехфазное ic управление скоростью с переменной частотой схема однофазного асинхронного двигателя схема схема привода с переменной частотой схема управления 3-фазным двигателем переменного тока схема управления с переменной скоростью d однофазный асинхронный управление скоростью двигателя переменного тока 3-фазный контроллер скорости асинхронного двигателя переменного тока ic схема управления скоростью однофазного двигателя переменного тока
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ХТ46Р14А D/NHA0095E ХТ46Р14 ХТ46Р14А.схема управления двигателем переменного тока с регулируемой скоростью регулирование скорости однофазного двигателя переменного тока регулирование скорости однофазного асинхронного двигателя ИС преобразования однофазного в трехфазный схема управления переменной частотой вращения однофазного асинхронного двигателя принципиальная схема частотно-регулируемого привода Цепь управления переменной скоростью трехфазного двигателя переменного тока d регулирование скорости однофазного асинхронного двигателя переменного тока 3-фазный регулятор скорости асинхронного двигателя переменного тока ic схема управления скоростью однофазного двигателя переменного тока
2004 — преобразование альфа-бета кода Matlab в dq

Аннотация: преобразование Кларка 3 фазы в d-q преобразование 3-фазный асинхронный двигатель переменного тока Векторное управление с использованием 3-фазного 230-вольтового драйвера двигателя постоянного тока Контроллер ослабления поля dq преобразование Конденсатор 470 мкФ — 400 В обратное преобразование Кларка асинхронного двигателя ротор статора
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 56F80x, 56Ф8100 56Ф8300 56F80x АН1930 Преобразование альфа-бета кода Matlab в dq трансформация Кларка 3-фазное преобразование dq Векторное управление трехфазным асинхронным двигателем переменного тока с помощью 3-фазный драйвер двигателя постоянного тока 230 В BLDC Контроллер ослабления поля преобразование dq Конденсатор 470мкФ — 400В обратное преобразование Кларка ротор статора асинхронного двигателя
2003 — 56F8346EVM

Аннотация: схема управления переменной скоростью трехфазного двигателя переменного тока d дистанционное управление трехфазным асинхронным двигателем Управление скоростью двигателя переменного тока 115 В управление скоростью асинхронного двигателя с помощью метода ШИМ Управление скоростью двигателя постоянного тока с помощью ПК. Руководство по обслуживанию трехфазного привода переменного тока.
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 56F8346 56F8346 8346ACIMTD/D 56F8346EVM Цепь управления переменной скоростью трехфазного двигателя переменного тока d дистанционное управление трехфазным асинхронным двигателем Регулятор скорости двигателя 115 В переменного тока регулирование скорости асинхронного двигателя методом ШИМ 3-фазный асинхронный двигатель Спецификация трехфазного асинхронного двигателя конструкция частотно-регулируемого привода переменного тока для индукции Управление скоростью двигателя постоянного тока на базе ПК с помощью ПК Руководство по обслуживанию трехфазного привода переменного тока
2003 — 3-х фазный асинхронный двигатель

Аннотация: схема управления переменной скоростью 3-фазного двигателя переменного тока d спецификация 3-фазного асинхронного двигателя Управление скоростью асинхронного двигателя с помощью метода ШИМ дистанционное управление скоростью двигателя переменного тока асинхронный двигатель 3-фазный инвертор
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 56F805 56F805 805ACIMTD/D 56F805EVM 3-фазный асинхронный двигатель Цепь управления переменной скоростью трехфазного двигателя переменного тока d Спецификация трехфазного асинхронного двигателя регулирование скорости асинхронного двигателя методом ШИМ дистанционное управление скоростью двигателя переменного тока 3-фазный ИНВЕРТОР ПРИНЦИП 3-фазный регулятор скорости асинхронного двигателя переменного тока ic 3-фазный индукционный генератор дистанционное управление трехфазным асинхронным двигателем 3-фазный инвертор
Недоступно

Резюме: нет абстрактного текста
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF
2005 — 3-фазный асинхронный двигатель FPGA

Реферат: ПИД-регулятор для трехфазного асинхронного двигателя. ПИД-регулятор для управления асинхронным двигателем. ПИ-управление. PIC bldc. Блок-схема fpga для создания изображения синусоиды
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF XAPP808 3-фазный асинхронный двигатель FPGA Передаточная функция трехфазного асинхронного двигателя с ПИД-регулятором ПИД-регулятор для управления асинхронным двигателем ПИ-управление PIC-управление скоростью двигателя постоянного тока КОНТРОЛЛЕР СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА в формате fpga схема управления двигателем схема управления плавным пуском двигателя Скорость двигателя переменного тока и плавный пуск ПИД-регулятор для управления асинхронным двигателем с использованием FPGA БЛОК-СХЕМА ДЛЯ СОЗДАНИЯ синусоидальной волны pic
1997 — 3 фаза 7.Схема обмотки асинхронного двигателя мощностью 5 л.с.

Аннотация: данные об обмотке статора асинхронного двигателя переменного тока схема индукционного нагрева схема искусственной нейронной сети схема управления индукционным нагревом схема управления схемами индукционного нагрева 3-фазная обмотка асинхронного двигателя мощностью 7,5 л.
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ТМС320С30 СПРА333 Природа323: 3 этап 7.Схема обмотки асинхронного двигателя мощностью 5 л.с. данные обмотки статора асинхронного двигателя переменного тока контур индукционного нагрева принципиальная схема искусственной нейронной сети схема управления индукционным нагревом контуры индукционного нагрева Обмотка 3-х фазного асинхронного двигателя мощностью 7,5 л.с. Данные обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя переменного тока ЭЛЬГАР большой реферат для проекта робототехники
1998 — электрическая схема управления переменной скоростью двигателя переменного тока

Аннотация: Управление скоростью двигателя вентилятора переменного тока 220 В. Схема управления двигателем постоянного тока. ШИМ с использованием индукционного нагрева блок-схемы DSP
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ТМС320С240 СПРА284А схема управления двигателем переменного тока с регулируемой скоростью Регулятор скорости двигателя вентилятора переменного тока 220 В Цепь управления двигателем постоянного тока 220 В постоянного тока Различные типы методов ШИМ различные методы ШИМ регулирование скорости трехфазного асинхронного двигателя переменного тока управление скоростью двигателя переменного тока методом ШИМ v/f метод управления скоростью асинхронного двигателя пространственно-векторная ШИМ с использованием dsp блок-схема индукционного нагрева
1998 — Риккардо Ди Габриэле

Реферат: 3-фазный инвертор IGBT от ir2130. Асинхронный двигатель BPRA076. Matlab.
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ТМС320Ф240 БПРА076 Риккардо Ди Габриэле 3-фазный инвертор IGBT от ir2130 БПРА076 асинхронный двигатель матлаб Асинхронный двигатель с ШИМ в матлабе ТМС320Ф240 мотор ир2130 220В исходный код Matlab расширенного фильтра Калмана Асинхронный двигатель переменного тока ДВИГАТЕЛЬ постоянного тока 220 В ШИМ

2113 — Регулятор скорости для трехфазных асинхронных двигателей

2113 — Регулятор скорости для трехфазных асинхронных двигателей — dr.Годфрид-Виллем Раес

Доктор Годфрид-Виллем RAES

Курс Экспериментальной Музыки : Boekdeel 2: Живая электроника

Hogeschool Gent: Департамент музыки и драмы



2113:

см. также: 2117

Приложение

<Управление скоростью трехфазных асинхронных двигателей>

Скорость обычного трехфазного асинхронного двигателя зависит от частоты напряжения питания.Изменение скорости такого двигателя, следовательно, требует создания 3-х фазный преобразователь частоты. Драйвер может быть реализован с помощью мощности МОП-транзисторы (или IGTB), способные работать с высокими напряжениями и высокими скоростями переключения. Генерируемая частота может быть запрограммирована в небольшом PIC-контроллере и даже в быстрой базовой печати.

Обратите внимание, что при более низких частотах, чем обычно, напряжение должно быть уменьшено. пропорционально. Если вы забудете об этом, двигатель может перегреться и даже Выгореть.(См. примечание внизу этого абзаца). Схемы, показанные здесь служат чисто образовательным целям (хотя и работают!) и не всегда самое подходящее и самое безопасное решение.

Для биполярной схемы привода, показанной ниже, двигатель должен быть соединен треугольником.

Используемые оптопары могут быть либо TIL111, либо CNY17-2. Не пытайтесь сэкономить на трансформаторы: это очень маленькие и дешевые типы (достаточно 2 ВА) и Плавающий способ их подключения здесь (без заземленных отрицательных полюсов!) к этому дизайну.Будьте осторожны, играя с такой схемой, так как везде высокое напряжение. Цифровой вход и микроконтроллер полностью и оптически изолированы от силовой цепи.

Битовая комбинация, которая должна быть запрограммирована в программном обеспечении контроллера, может выглядеть так:

Обратите внимание на фазовый сдвиг на 120 градусов. Шаблон был разработан, чтобы генерировать много искажения третьей гармоники на результирующей волне, что увеличивает среднеквадратичное значение напряжение на обмотках двигателя.

 

Если вы хотите, чтобы двигатель был подключен Y-образно, проблема будет заключаться в том, что вам нужно гораздо более высокое напряжение для работы. Используя трехфазный выпрямительный мост, вы можете конечно использовать выпрямленный 3-х фазный сетевой ток, но это предполагает его наличие. В качестве альтернативы можно использовать изолирующий трансформатор 230В/400В. Однако, в конце концов, это будет иметь тенденцию быть более дорогим, чем схема, приведенная выше. Однако приведенная ниже схема станет намного проще, так как нам не требуется 6 мосфетов и без плавающих источников питания:

 

приложений:

  • изменение/регулировка давления ветра в продуваемых органах.
  • Контроллеры двигателей для токарных станков, больших пил и т. д.
  • Генератор трехфазного тока
  • Бесщеточные приводы постоянного тока

ПРИМЕЧАНИЕ:

Если вам нужен контроллер для трехфазного двигателя, вы всегда должны учитывать используя один из многих модулей, которые сегодня предлагает индустрия. Заводы такие как Lust gmbh, Siemens (Micromaster 410), Toshiba, Hitachi… у всех есть контроль модули в своих каталогах. Управление скоростью двигателя с помощью такого Стандартное решение можно выполнить, отправив аналоговое напряжение (0-10 В в большинстве случаев). время) на соответствующий вход или, в некоторых моделях, путем отправки команд RS232 в их порт.Преимущество этих модулей, среди прочего, в том, что одновременно они служат защитой двигателя. Кроме того, это может быть в конце будет дешевле, чем строить схемы, показанные выше, самостоятельно.

Цены варьируются от 300 до 600 евро, в зависимости от требуемой мощности и функций.

Для очень специфических типов двигателей может быть полезно разработать контроллер двигателя. Это то, что мы сделали для нашего робота , где двигатель 400 Гц / 200 В использовался для привода штормового механизма с небольшим радиальный компрессор.Это общие спецификации для двигателей, предназначенных для работы на самолетах. Контроллер использует 16-битный микропроцессор PIC (тип 24EP128MO202), поскольку этот тип имеет 3 независимых выхода ШИМ (даже 6 выходов, в комплементарных Режим). Вот проверенная схема:

Если вы хотите взглянуть на исходный код прошивки в этой схеме, посетите страницу <Тандервуд> на нашем сайте. В нем есть все технические подробности, дневник, а также ссылки на код.


последнее обновление: 2017-05-27

Контроллер скорости двигателя переменного тока

анонимный Контроллер скорости двигателя переменного тока пятница, 26 сентября 2014 г. 22:20:34
Пожалуйста, я также заинтересован в вышеуказанном проекте.регулятор скорости двигателя переменного тока. может ли кто-нибудь предоставить заметки о том, как работает схема. спасибо заранее
Мохаммед Али Контроллер скорости двигателя переменного тока Четверг, 20 декабря 2012 г. 7:58:28
Проект очень хороший, и мне он нравится, но в нем отсутствуют заметки о том, как работает схема, может ли кто-нибудь прислать мне схему работы. Спасибо заранее.
Бакос Гий Контроллер скорости двигателя переменного тока R13 1 ноября 2012 г. 19:12:29
R13 не равен 0.47 Ом? Я имею в виду на полном ходу написанный мотор 250Вт потребляет больше одного ампера, считая что через этот 1ампер U=I*R=1*47=47Вольт , P=U*I=47*1=47Ватт ????!!!
черное дерево Контроллер скорости двигателя переменного тока 19 мая 2012 г., 8:17:06
Проект в порядке, и мне он нравится, но в нем отсутствуют заметки о том, как работает схема, не могли бы вы прислать мне заметки о работе схемы на мою электронную почту.Спасибо заранее.
ануш Контроллер скорости двигателя переменного тока 12 марта 2011 г., 21:51:30
замечательная схема. возможно ли использовать эту схему для 220В?
общий Контроллер скорости двигателя переменного тока 1 марта 2011 г., 22:02:27
Я полагаю, что количество витков для трансформатора Т1 должно быть вдвое меньше для 220В.Пожалуйста, поправьте меня, если я ошибаюсь. Пытаюсь собрать на 220В…
Селвин Контроллер скорости двигателя переменного тока 17 февраля 2011 г., 6:03:42
Кто-то задал вопрос по этому проекту по преобразованию схемы на 220В. Любые предложения по стоимости компонентов?
глубокая Контроллер скорости двигателя переменного тока 4 января 2011 г., 12:14:40
Уважаемый сэр, у меня есть привод асинхронного двигателя переменного тока, а также входная цепь (ранее я использовал ее для управления двигателем постоянного тока), но проблема в том, что она не работает на приводе переменного тока.вы можете предложить на это. Я могу предоставить технические детали и фотографии всей системы. ждем вашего раннего ответа.
ветровая техника из Пайн-Ридж Контроллер скорости двигателя переменного тока 31 июля 2010 г., 23:54:57
О диаке, используемом в контроллере скорости (для тех, кто ищет соответствие с триаком) Диаки мало чем отличаются в зависимости от детали # они только строгие, чтобы позволить симистору срабатывать симметрично при обеих полярностях стробирующего сигнала.Они не будут пропускать ток до тех пор, пока сигнал триггера затвора не поднимется выше среднего диапазона двадцати вольт при любом +/- напряжении.
мадху Контроллер скорости двигателя переменного тока 2 марта 2010 г., 8:26:13
этот сайт очень полезен для всех, не только для выпускников технических специальностей, но и для всех, кто интересуется электрическими машинами, что является одним из сложных предметов, а также помогает улучшить знания

Регулятор скорости однофазного асинхронного двигателя

Просмотр с диаграммами и изображениями

Регулятор скорости однофазного асинхронного двигателя

Введение:

Асинхронный двигатель или синхронный двигатель представляет собой тип двигателя переменного тока, в котором мощность подается на ротор посредством электромагнитной индукции.Электродвигатель вращается из-за магнитной силы, действующей между неподвижным электромагнитом, называемым статором, и вращающимся электромагнитом, называемым ротором. В асинхронном двигателе, напротив, ток в роторе индуцируется бесконтактно магнитным полем статора за счет электромагнитной индукции.

Скорость асинхронного двигателя зависит от его напряжения на клеммах и рабочей частоты. Рабочая частота асинхронного двигателя изменяется с помощью ШИМ. В этом проекте выходная частота изменяется за счет включения тиристора.Если управлять последовательностью включения тиристора, то можно получить различные частоты.

Наша проектная работа (устройство) представляет собой преобразователь частоты прямого действия, который преобразует мощность переменного тока одной частоты в мощность переменного тока другой частоты путем преобразования переменного тока в переменный без промежуточного звена преобразования.

Мы знаем, что скорость асинхронного двигателя зависит от напряжения и частоты. При изменении напряжения и частоты изменяется скорость асинхронного двигателя.

В проектной работе напряжение и частота изменяются и контролируются, затем контролируется скорость асинхронного двигателя.

Здесь, в первой главе, обсуждаются теоретические основы и компоненты схемы.

Здесь, во второй главе, обсудите некоторые компоненты, необходимые для формирования этой схемы.

В третьей главе обсудите блок питания. Это необходимо для многих ИС. Здесь используется блок питания 12 вольт.

В четвертой главе обсудите микросхемы, используемые в схеме.

В пятой главе обсуждается принципиальная схема, работа схемы и проектирование изделий.

Цели настоящей проектной работы:

1) Познакомить с некоторыми часто используемыми электронными компонентами.

2) Генерация пускового импульса.

3) Управление скоростью асинхронного двигателя с помощью напряжения и частоты.

4) Для повышения производительности.

5) Для снижения затрат на привод.

Некоторые виды проекта приведены ниже:

Рис: 1.1 некоторый вид проекта.

Теперь наша первая цель — контролировать угол открытия, чтобы мы могли контролировать напряжение нагрузки.По углу стрельбы –? входное и требуемое напряжение нагрузки показаны на рис. 1.2

Рис. 1.2 Форма кривой напряжения питания и нагрузки для нагрузки

Приложения:

Контроллер двигателя — это устройство или группа устройств, которые служат для управления определенным заранее образом работой электродвигателя. В последние годы многие заводы и фабрики используют это устройство, некоторые из них приведены ниже:

1. На канализационных подъемниках сточные воды обычно текут по канализационным трубам под действием силы тяжести в мокрый колодец.

2. Воздушный поток можно регулировать с помощью заслонки, ограничивающей поток, но более эффективно регулировать воздушный поток, регулируя скорость двигателя.

3. Это устройство используется для отключения центрального кондиционирования воздуха (обогрева или охлаждения) в неиспользуемом помещении или для регулирования температуры в каждой комнате и климат-контроля.

4. В дровяной печи или аналогичном устройстве это обычно ручка на вентиляционном канале, как в системе кондиционирования воздуха.

5.Судовые двигательные установки.

6. Приводы цементных мельниц.

7. Приводы прокатных станов.

8. Бумагоделательные машины.

9. Конвейерная лента.

10. Водяная установка.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА

Асинхронный двигатель или синхронный двигатель представляет собой тип двигателя переменного тока, в котором мощность подается на ротор посредством электромагнитной индукции. Электродвигатель вращается из-за магнитной силы, действующей между неподвижным электромагнитом, называемым статором, и вращающимся электромагнитом, называемым ротором.Различные типы электродвигателей различаются по способу подачи электрического тока на движущийся ротор. В двигателе постоянного тока и двигателе переменного тока с контактными кольцами ток подается на ротор непосредственно через скользящие электрические контакты, называемые комментаторами и контактными кольцами. В асинхронном двигателе, напротив, ток в роторе индуцируется бесконтактно магнитным полем статора за счет электромагнитной индукции.

Асинхронный двигатель иногда называют вращающимся трансформатором, потому что статор (неподвижная часть) является первичной стороной трансформатора, а ротор (вращающаяся часть) — вторичной стороной.В отличие от обычного трансформатора, который изменяет ток, используя изменяющийся во времени поток, асинхронные двигатели используют вращающиеся магнитные поля для преобразования напряжения. Ток на первичной стороне создает электромагнитное поле, которое взаимодействует с электромагнитным полем вторичной стороны, создавая результирующий крутящий момент, тем самым преобразуя электрическую энергию в механическую. Широко используются асинхронные двигатели, особенно многофазные асинхронные двигатели, которые часто используются в промышленных приводах.

Рис. 2.2 Кривая момент-скорость однофазного асинхронного двигателя.

Асинхронные двигатели

в настоящее время являются предпочтительным выбором для промышленных двигателей из-за их прочной конструкции, отсутствия щеток и, благодаря современной силовой электронике, возможности управления скоростью двигателя.

Принцип работы и сравнение с синхронными двигателями:

Основное различие между асинхронным двигателем и синхронным двигателем переменного тока с ротором с постоянными магнитами заключается в том, что в последнем вращающееся магнитное поле статора будет налагать электромагнитный момент на магнитное поле ротора, заставляя его двигаться (около вала). ) и производится установившееся вращение ротора.Он называется синхронным, потому что в установившемся режиме скорость ротора такая же, как скорость вращающегося магнитного поля в статоре. Напротив, асинхронный двигатель не имеет постоянных магнитов на роторе; вместо этого в роторе индуцируется ток. Для этого обмотки статора располагаются вокруг ротора таким образом, что при подаче питания от многофазного источника питания они создают вращающееся магнитное поле, проходящее мимо ротора. Эта изменяющаяся картина магнитного поля индуцирует ток в проводниках ротора.Этот ток взаимодействует с вращающимся магнитным полем, создаваемым статором, и вызывает вращательное движение ротора.

Однако для индуцирования этих токов скорость физического ротора должна быть меньше скорости вращения магнитного поля в статоре (синхронная частота n с ), иначе магнитное поле не будет двигаться относительно проводники ротора и токи не индуцируются. Если по какой-то причине это происходит, ротор обычно немного замедляется, пока ток не индуцируется повторно, а затем ротор продолжает работать, как и раньше.Эта разница между скоростью вращения ротора и скоростью вращения магнитного поля в статоре называется скольжением. Это меньше единицы и представляет собой отношение между относительными скоростями магнитного поля с точки зрения ротора (скорость скольжения) к скорости вращения поля статора. Из-за этого асинхронный двигатель иногда называют асинхронной машиной.

Однофазный:

В однофазном асинхронном двигателе необходимо предусмотреть пусковую цепь для запуска вращения ротора.Если этого не сделать, вращение можно запустить, слегка повернув ротор вручную. Однофазный асинхронный двигатель может вращаться в любом направлении, и только пусковая цепь определяет направление вращения.

Для небольших двигателей мощностью в несколько ватт начальное вращение осуществляется с помощью одного или двух отдельных витков толстой медной проволоки вокруг одного угла полюса. Ток, индуцированный в одном витке, не совпадает по фазе с током питания и, таким образом, вызывает противофазную составляющую в магнитном поле, которая придает полю достаточный вращательный характер для запуска двигателя.Эти полюса известны как заштрихованные полюса. Пусковой крутящий момент очень низок, и КПД также снижается. Такие двигатели с расщепленными полюсами обычно используются в маломощных устройствах с низким или нулевым пусковым моментом, таких как настольные вентиляторы и проигрыватели.

Большие двигатели снабжены второй обмоткой статора, на которую подается противофазный ток для создания вращающегося магнитного поля. Противофазный ток может быть получен за счет питания обмотки через конденсатор или от обмотки, имеющей значения индуктивности и сопротивления, отличные от основной обмотки.

В некоторых конструкциях вторая обмотка отключается, как только двигатель набирает скорость, обычно либо с помощью переключателя, приводимого в действие центробежной силой, действующей на грузы на валу двигателя, либо с помощью тиристоров с положительным температурным коэффициентом, которые через несколько секунд работы, нагревается и увеличивает свое сопротивление до большого значения, тем самым уменьшая ток через вторую обмотку до незначительного уровня. В других конструкциях вторая обмотка постоянно находится под напряжением во время работы, что улучшает крутящий момент.

Кривая крутящего момента для 4 различных синхронных электродвигателей:

А) Однофазный двигатель.

B) Одиночные многофазные двигатели с короткозамкнутым ротором.

C) Одиночные многофазные двигатели с короткозамкнутым ротором глубоко.

D) Многофазные двигатели с двойной короткозамкнутой клеткой.

Формула двигателя:

Расчет скорости двигателя:

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором представляет собой устройство с постоянной скоростью. Он не может работать в течение длительного времени на скоростях ниже тех, которые указаны на паспортной табличке, без опасности перегорания.

Чтобы рассчитать скорость асинхронного двигателя , используйте следующую формулу:

S = 120 x F

Р

S pry = синхронные обороты в минуту.

120 = константа

F = частота питания (в циклах/с)

P = количество полюсов обмотки двигателя

Пример: Какова синхронность двигателя с 4 полюсами, подключенного к источнику питания с частотой 60 Гц?

S об/мин = 120 x F

Р

S об/мин = 120 x 60

4

S об/мин = 7200

4

S об/мин = 1800 об/мин

Расчет лошадиных сил:

Электрическая мощность измеряется в лошадиных силах или ваттах.Лошадиная сила — это единица мощности, равная 746 ваттам или 33 0000 фунт-футов в минуту (550 фунт-футов в секунду). Ватт — это единица измерения, равная мощности, производимой током в 1 ампер при разности потенциалов в 1 вольт. Это 1/746 от 1 лошадиной силы. Ватт является базовой единицей электрической мощности. Мощность двигателя измеряется в лошадиных силах и ваттах. Лошадиная сила используется для измерения энергии, производимой электродвигателем при выполнении работы.

Чтобы рассчитать мощность двигателя, когда известны ток, КПД и напряжение, используйте следующую формулу:

л.с. = V x I x КПД

746

л.с. =

лошадиных сил

В = напряжение

I = ток (ампер)

Эфф.= эффективность

Пример: Какова мощность двигателя 230 В, потребляющего ток 4 ампера и имеющего КПД 82 %?

л.с. = V x I x КПД

746

л.с. = 230 х 4 х 0,82

746

л.с. = 754,4

746

л.с. = 1

л.с.

Eff = КПД / HP = мощность в лошадиных силах / V = ​​вольт / A = ампер / PF = коэффициент мощности

Мощность Формулы
Найти Использовать формулу Пример
Дано Найти Раствор
HP л.с. = I X E X Эфф.

746

240 В, 20 А, КПД 85 %. л.с. л.с. = 240 В x 20 А x 85 %

746

л.с.=5,5

я I = 746 л.с.

E X Eff x PF

10 л.с., 240 В,

Эффективность 90%, эффективность 88%

я I = 10 л.с. x 746

240 В х 90 % х 88 %

I = 39 А

Чтобы рассчитать мощность двигателя, когда известны скорость и крутящий момент, используйте следующую формулу:

л.с. = об/мин x T(крутящий момент)

5252 (постоянный)

Пример: Какова мощность двигателя 1725 об/мин с FLT 3.1 фунт-фут?

л.с. = об/мин x T

5252

л.с. = 1725 х 3,1

5252

л.с. = 5347,5

5252

л.с. = 1

л.с.

2.2 Сопротивление:

Сопротивление ограничивает протекание электрического тока, например, резистор включается последовательно со светодиодом (LED) для ограничения тока, проходящего через светодиод.

Рис. 2.3 Символ сопротивления

Поток заряда через любой материал сталкивается с противодействующей силой, во многом похожей на механическое трение.Это сопротивление из-за столкновений между электронами и другими атомами в материале, которое преобразует электрическую энергию в другую форму энергии, такую ​​как тепло, называется сопротивлением материала. Единицей измерения сопротивления является ом, для которого используется символ ?, заглавная греческая буква омега.

Сопротивление любого материала с одинаковой площадью поперечного сечения определяется следующими четырьмя факторами:

  1. Материал
  2. Длина
  3. Площадь поперечного сечения
  4. Температура

Выбранный материал с его уникальной молекулярной структурой будет по-разному реагировать на давление, чтобы установить ток через его ядро.Проводники, допускающие большой поток заряда при небольшом внешнем давлении, будут иметь низкий уровень сопротивления, в то время как изоляторы будут иметь высокие характеристики сопротивления. Сопротивление прямо пропорционально длине и обратно пропорционально площади.

По мере повышения температуры большинства проводников повышенное движение частиц внутри молекулярной структуры затрудняет прохождение «свободных» носителей, и уровень сопротивления возрастает.

При фиксированной температуре 20°C (комнатная температура) сопротивление связано с тремя другими факторами как

Р=

Где,

R=Сопротивление проводника

= Проводимость

=Длина проводника

A=площадь проводника

Значения сопротивления обычно отображаются цветными полосами.Каждый цвет представляет число, как в таблице.

Наибольшее сопротивление имеет 4 полосы:

· Первая полоса соответствует первой цифре.

· Вторая полоса соответствует второй цифре.

· Третья полоса указывает количество нулей.

· Четвертая полоса используется для отображения допуска (точности) сопротивления.

Емкость:

Емкость — это устройство, накапливающее энергию в электрическом поле, создаваемом между парой проводников, на которых размещены электрические заряды одинаковой величины, но противоположного знака.Конденсатор иногда называют более старым термином «конденсатор».

Рис. 2.4 Символ емкости

Функция: Емкость накапливает электрический заряд. Они используются с резисторами в цепях синхронизации, потому что конденсатору требуется время, чтобы заполниться зарядом. Они используются для сглаживания переменных источников постоянного тока, действуя как резервуар заряда. Они также используются в схемах фильтров, потому что конденсаторы легко пропускают переменные (изменяющиеся) сигналы, но блокируют постоянные (постоянные) сигналы.

Это мера способности емкости накапливать заряд. Большой означает, что больше заряда может быть сохранено. Емкость измеряется в фарадах, символ F.

Типы емкостей: Как и сопротивления, все емкости могут быть включены в любой из двух основных разделов: фиксированные или переменные. Изогнутая линия представляет собой пластину, которая обычно связана с точкой с более низким потенциалом.

Фиксированная емкость: Доступны многие типы фиксированной емкости.Одними из наиболее распространенных являются слюдяные, керамические, электролитические, танталовые и полиэфирные пленочные конденсаторы. Типичный плоский слюдяной конденсатор состоит в основном из листов слюды, разделенных листами металлической фольги. Пластины соединены с двумя электродами. Общая площадь равна площади одного листа, умноженной на количество диэлектрических листов. Вся система заключена в пластиковый изоляционный материал для двух центральных блоков. Слюдяные конденсаторы демонстрируют отличные характеристики при перепадах температуры и высоких напряжениях.Его ток утечки также очень мал. Слюдяные конденсаторы обычно имеют емкость от нескольких микрофарад до 0,2 мкФ при напряжении 100 В и более.

Электролитический конденсатор чаще всего используется в ситуациях, когда требуются емкости порядка от одного до нескольких тысяч микрофарад. Они предназначены в первую очередь для использования в сетях, где к конденсатору будет приложено только постоянное напряжение, потому что они имеют хорошие изоляционные характеристики между пластинами в одном направлении, но приобретают характеристики проводника в другом направлении.Доступны электролитические конденсаторы, которые можно использовать в цепи переменного тока и в случае, когда полярность постоянного напряжения будет меняться на конденсаторе в течение короткого периода времени.

Переменная емкость: Диэлектриком для каждой емкости является воздух. Емкость изменяется путем поворота вала на одном конце для изменения общей площади подвижной и неподвижной пластин. Чем больше общая площадь, тем больше емкость, определяемая уравнением. Емкость подстроечного конденсатора изменяется вращением винта, который изменяет расстояние между пластинами и тем самым емкость.

Появляется цифровой измеритель емкости. Просто поместите конденсатор между зажимами, соблюдая полярность, и прибор отобразит уровень емкости. Лучшей проверкой конденсатора является использование измерителя, предназначенного для выполнения необходимых тестов.

Емкость последовательно и параллельно:

Емкости, как и сопротивления, можно включать последовательно и параллельно. Уровни увеличения емкости можно получить, подключив конденсаторы параллельно, а уровни уменьшения можно получить, подключив конденсаторы последовательно.

Энергия, накопленная емкостью:

Идеальная емкость не рассеивает подводимой к ней энергии. Он запасает энергию в виде электрического поля между проводящими поверхностями. График напряжения, тока и мощности конденсатора во время фазы зарядки. Кривую мощности можно получить, найдя произведение напряжения и тока в выбранные моменты времени и соединив полученные точки. Накопленная энергия представлена ​​заштрихованной областью под кривой мощности.

Диод:

Диод — это электронный компонент с двумя выводами, который проводит электрический ток только в одном направлении. Наиболее распространенная функция диода — пропускать электрический ток в одном направлении (так называемое прямое направление диода), блокируя ток в противоположном направлении. направление (обратное направление).

Рис. 2.5 Обозначение диода

Однако диоды могут иметь более сложное поведение, чем это простое действие включения-выключения. Это связано с их сложными нелинейными электрическими характеристиками, которые можно настроить, изменив конструкцию их PN-перехода.Они используются в диодах специального назначения, которые выполняют множество различных функций. Например, для регулирования

используются специализированные диоды.

Напряжение (стабилитроны), для электронной настройки радио- и телеприемников (варакторные диоды), для генерации радиочастотных колебаний (туннельные диоды) и для получения света (светоизлучающие диоды). Туннельные диоды обладают отрицательным сопротивлением, что делает их полезными в некоторых типах схем.

Современный полупроводниковый диод состоит из кристалла полупроводника, такого как кремний, в который добавлены примеси для создания области на одной стороне, содержащей отрицательные носители заряда (электроны), называемой полупроводником n-типа, и области на другой стороне, которая содержит положительные носители заряда (дырки), называемые полупроводниками р-типа.Клеммы диода присоединены к каждой из этих областей. Граница внутри кристалла между этими двумя областями, называемая PN-переходом, — это место, где происходит действие диода. Кристалл проводит ток электронов в направлении от стороны N-типа (называемой катодом) к стороне P-типа (называемой анодом), но не в противоположном направлении; то есть обычный ток течет от анода к катоду (в отличие от потока электронов, поскольку электроны имеют отрицательный заряд).

Полупроводниковый диод другого типа, диод Шоттки, образуется в результате контакта между металлом и полупроводником, а не p-n-переходом.

Вольт-амперная характеристика:

Если на диод подается внешнее напряжение с той же полярностью, что и встроенный потенциал, зона истощения продолжает действовать как изолятор, предотвращая протекание любого значительного электрического тока (если в переходе активно не создаются пары электрон/дырка). например, светом (см. фотодиод). Это явление обратного смещения.

Однако, если полярность внешнего напряжения противоположна встроенному потенциалу, может снова начаться рекомбинация, приводящая к значительному электрическому току через p-n-переход (т.е. значительное количество электронов и дырок рекомбинирует на стыке). Для кремниевых диодов встроенный потенциал составляет примерно 0,7 В (0,3 В для германиевых и 0,2 В для Скоттки). Таким образом, если через диод пропустить внешний ток, на диоде будет выработано около 0,7 В, так что область, легированная P, будет положительной по отношению к области, легированной N, и говорят, что диод «включен», поскольку он имеет прямое смещение.

При очень большом обратном смещении, превышающем пиковое обратное напряжение или PIV, происходит процесс, называемый обратным пробоем, который вызывает значительное увеличение тока (т.е. большое количество электронов и дырок создается в p-n-переходе и удаляется от него), что обычно необратимо повреждает устройство.

Ниже представлена ​​вольт-амперная характеристика диода:

Рис. 2.6 Вольт-амперная характеристика диода

2,5 Транзистор:

Транзистор может управлять своим выходом пропорционально входному сигналу; то есть он может действовать как усилитель. В качестве альтернативы транзистор можно использовать для включения или выключения тока в цепи в качестве переключателя с электрическим управлением, где величина тока определяется другими элементами цепи.Основная полезность транзистора заключается в его способности использовать небольшой сигнал, подаваемый между одной парой его выводов, для управления гораздо большим сигналом на другой паре выводов. Это свойство называется усилением.

Рис. 2.7 Символ транзистора

Два типа транзисторов имеют небольшие различия в том, как они используются в схеме. У биполярного транзистора выводы обозначены базой, коллектором и эмиттером. Небольшой ток на клемме базы (то есть, протекающий от базы к эмиттеру) может контролировать или коммутировать гораздо больший ток между клеммами коллектора и эмиттера.Для полевого транзистора клеммы помечены как затвор, исток и сток, а напряжение на затворе может управлять током между истоком и стоком.

Изображение справа представляет типичный биполярный транзистор в схеме. Заряд будет течь между терминалами эмиттера и коллектора в зависимости от тока в базе. Поскольку внутренние соединения базы и эмиттера ведут себя как полупроводниковый диод, между базой и эмиттером возникает падение напряжения, пока существует базовый ток.Величина этого напряжения зависит от материала, из которого изготовлен транзистор, и обозначается как V BE .

Транзистор в качестве переключателя

Транзисторы

обычно используются в качестве электронных переключателей как для мощных приложений, таких как импульсные источники питания, так и для приложений с низким энергопотреблением, таких как логические элементы.

В транзисторной схеме с заземленным эмиттером, такой как показанная схема выключателя света, по мере того, как напряжение базы повышается, ток базы и коллектора возрастает экспоненциально, а напряжение коллектора падает из-за резистора нагрузки коллектора.Соответствующие уравнения:

В RC = I CE × R C , напряжение на нагрузке (лампа с сопротивлением R C )

В RC + В CE = В CC , напряжение питания показано как 6В

Если V CE может упасть до 0 (идеальный замкнутый переключатель), то Ic не может подняться выше, чем V CC / R C , даже при более высоких базовом напряжении и токе. В этом случае говорят, что транзистор насыщается.Следовательно, значения входного напряжения могут быть выбраны так, что выход либо полностью выключен, либо полностью включен. Транзистор действует как переключатель, и этот тип операции распространен в цифровых схемах, где важны только значения «включено» и «выключено».

Усилитель с общим эмиттером разработан таким образом, что небольшое изменение напряжения в (V в ) изменяет небольшой ток через базу транзистора, а усиление тока транзистора в сочетании со свойствами схемы означает, что небольшие колебания в V в производят большие изменения в V из .

Схема усилителя с общим эмиттером.

Операционный усилитель:

Операционный усилитель («операционный усилитель») представляет собой электронный усилитель напряжения с высоким коэффициентом усиления и связью по постоянному току с дифференциальным входом и, как правило, несимметричным выходом. Операционный усилитель создает выходное напряжение, которое обычно в сотни тысяч раз превышает разность напряжений между его входными клеммами.

A Signetics — операционный усилитель, один из самых успешных операционных усилителей.

Операционные усилители являются важными строительными блоками для широкого спектра электронных схем. Они возникли в аналоговых компьютерах, где использовались во многих линейных, нелинейных и частотно-зависимых схемах. Их популярность в схемотехнике во многом связана с тем, что характеристики конечных элементов (например, их коэффициент усиления) задаются внешними компонентами и мало зависят от изменений температуры и производственных вариаций самого операционного усилителя.

Операция:

Дифференциальные входы усилителя состоят из входа и входа, и в идеале операционный усилитель усиливает только разницу в напряжении между ними, которая называется дифференциальным входным напряжением.Выходное напряжение операционного усилителя определяется уравнением

Где напряжение на неинвертирующем выводе равно напряжению на инвертирующем выводе, а A OL представляет собой коэффициент усиления усилителя без обратной связи (термин «разомкнутая цепь» относится к отсутствию петли обратной связи от выход на вход).

Обычно очень большой коэффициент усиления операционного усилителя контролируется отрицательной обратной связью, которая в значительной степени определяет величину его выходного («замкнутого контура») усиления по напряжению в усилителях или требуемую передаточную функцию (в аналоговых компьютерах).Без отрицательной обратной связи и, возможно, с положительной обратной связью для регенерации операционный усилитель действует как компаратор. Важными типичными характеристиками являются высокий входной импеданс на входных клеммах и низкий выходной импеданс на выходных клеммах.

При отсутствии отрицательной обратной связи операционный усилитель действует как компаратор. Инвертирующий вход удерживается на земле (0 В) резистором, поэтому, если V в , приложенный к неинвертирующему входу, положительный, выход будет максимально положительным, а если V в отрицательный, выход будет максимально отрицательным.Поскольку обратной связи между выходом и входом нет, это схема с разомкнутым контуром. Коэффициент усиления схемы равен G OL операционного усилителя.

Добавление отрицательной обратной связи через делитель напряжения R f ,R g уменьшает усиление. Равновесие установится, когда V из будет достаточно, чтобы дотянуться и «подтянуть» инвертирующий вход к тому же напряжению, что и V в . В качестве простого примера, если V в = 1 В и R f = R g , V из будет 2 В, количество, необходимое для поддержания V на уровне 1 В.Из-за обратной связи, обеспечиваемой R f , R g , это замкнутая цепь. Его общий коэффициент усиления V из / V из называется коэффициентом усиления с обратной связью A CL . Поскольку обратная связь отрицательна, в этом случае A CL меньше, чем A OL операционного усилителя.

Если отрицательная обратная связь не используется, операционный усилитель работает как переключатель или компаратор.

Приложения:

Использование при проектировании электронных систем

Использование операционных усилителей в качестве схемных блоков намного проще и нагляднее, чем указание всех их отдельных элементов схемы (транзисторов, резисторов и т.), независимо от того, являются ли используемые усилители интегральными или дискретными. В первом приближении операционные усилители можно использовать так, как если бы они были идеальными блоками дифференциального усиления; на более позднем этапе могут быть установлены ограничения на допустимый диапазон параметров для каждого операционного усилителя.

Неинвертирующий усилитель:

Операционный усилитель, подключенный в конфигурации неинвертирующего усилителя

В неинвертирующем усилителе выходное напряжение изменяется в том же направлении, что и входное напряжение.

Уравнение усиления для операционного усилителя:

Однако в этой схеме V является функцией V out из-за отрицательной обратной связи через сеть R 1 R 2 .R 1 и R 2 образуют делитель напряжения, а так как V является высокоомным входом, он не нагружает его заметно. Следовательно:

где

Подставляя это в уравнение усиления, получаем:

Решение для V из :

Если A OL очень большой, это упрощается до

Инвертирующий усилитель:

Операционный усилитель, подключенный в конфигурации инвертирующего усилителя

В инвертирующем усилителе выходное напряжение изменяется в направлении, противоположном входному напряжению.

Как и в случае с неинвертирующим усилителем, начнем с уравнения усиления операционного усилителя:

На этот раз V является функцией как V из , так и V из из-за делителя напряжения, образованного R f и R в . Опять же, вход операционного усилителя не оказывает заметной нагрузки, поэтому:

Подставляя это в уравнение усиления и решая V из :

Если A OL очень большой, это упрощается до

Резистор часто вставляется между неинвертирующим входом и землей (чтобы оба входа «видели» одинаковые сопротивления), уменьшая входное напряжение смещения из-за разных падений напряжения из-за тока смещения, и может уменьшать искажения в некоторых операционных усилителях.

Конденсатор, блокирующий постоянный ток, может быть включен последовательно с входным резистором, когда частотная характеристика ниже постоянного тока не требуется и любое постоянное напряжение на входе нежелательно. То есть емкостная составляющая входного импеданса вставляет ноль постоянного тока и низкочастотный полюс, что придает схеме полосовую или высокочастотную характеристику.

2,7 Тиристор:

Тиристор представляет собой твердотельный полупроводниковый прибор с четырьмя чередующимися слоями материала N- и P-типа.Они действуют как битовые переключатели, проводящие, когда на их затвор поступает импульс тока, и продолжают проводить, пока они смещены в прямом направлении (то есть, пока напряжение на устройстве не реверсировано). Некоторые источники определяют кремниевые выпрямители и тиристоры как синонимы.

Рис. 2.8 символ тиристора

Другие источники определяют тиристоры как более крупный набор устройств, по крайней мере, с четырьмя слоями чередующихся материалов N- и P-типа, в том числе:

Функция:

Тиристор представляет собой четырехслойное полупроводниковое устройство с тремя выводами, каждый слой которого состоит из материала попеременно N-типа или P-типа, например P-N-P-N.Основные клеммы, обозначенные как анод и катод, расположены на всех четырех слоях, а управляющая клемма, называемая затвором, прикреплена к материалу р-типа рядом с катодом. (Вариант, называемый SCS — Silicon Controlled Switch — выводит все четыре слоя на клеммы.) Работу тиристора можно понять с точки зрения пары сильно связанных биполярных транзисторов, расположенных так, чтобы вызвать самофиксацию:

Тиристоры имеют три состояния:

  1. Обратный режим блокировки — напряжение подается в направлении, которое было бы заблокировано диодом
  2. Прямой режим блокировки — напряжение подается в направлении, в котором диод открыт, но тиристор еще не включен в проводимость
  3. Режим прямой проводимости — тиристор переключился в проводимость и будет оставаться проводящим до тех пор, пока прямой ток не упадет ниже порогового значения, известного как «ток удержания»

Функция терминала ворот:

Тиристор имеет три p-n перехода (серийные названия J 1 , J 2 , J 3 от анода).

Многоуровневая схема тиристора.

Когда анод находится под положительным потенциалом V AK по отношению к катоду при отсутствии напряжения на затворе, переходы J 1 и J 3 смещены в прямом направлении, а переход J 2 смещен в обратном направлении. Поскольку J 2 имеет обратное смещение, проводимость отсутствует (состояние «Выкл.»). Теперь, если V AK превышает напряжение пробоя V BO тиристора, происходит лавинный пробой J 2 и тиристор начинает проводить (включенное состояние).

Если на вывод затвора подается положительный потенциал V G по отношению к катоду, пробой перехода J 2 происходит при меньшем значении V AK . Выбрав соответствующее значение V G , тиристор может быть внезапно переключен во включенное состояние.

После того, как произошел лавинный пробой, тиристор продолжает проводить, независимо от напряжения на затворе, до тех пор, пока: (а) не будет снят потенциал В АК или (б) ток через устройство (анод-катод) не станет меньше удерживающего ток, указанный производителем.Следовательно, V G может быть импульсом напряжения, таким как выходное напряжение релаксационного генератора UJT.

Эти импульсы затвора характеризуются напряжением запуска затвора (V GT ) и током запуска затвора (I GT ). Ток запуска затвора изменяется обратно пропорционально ширине импульса затвора таким образом, что очевидно, что для запуска тиристора требуется минимальный заряд затвора.

В – I характеристики: Ниже представлена ​​вольт-амперная характеристика тиристора:

Рис: 2.9 В – I характеристика тиристора.

Приложения

Тиристоры в основном используются там, где задействованы большие токи и напряжения, и часто используются для управления переменными токами, где изменение полярности тока вызывает автоматическое отключение устройства; называется операцией Zero Cross.

Тиристоры

могут использоваться в качестве управляющих элементов для контроллеров с фазовым управлением, также известных как фазовые контроллеры.

Их также можно найти в источниках питания для цифровых цепей, где они используются в качестве своего рода «автоматического выключателя» или «лома», чтобы предотвратить повреждение компонентов, расположенных ниже по цепи, из-за отказа источника питания.

Типы тиристоров:

• SCR — выпрямитель с кремниевым управлением

• ASCR — асимметричный SCR

• RCT — тиристор обратной проводимости

• LASCR — SCR, активируемый светом, или LTT — тиристор, активируемый светом

• БПК — Пробойный диод — Тиристор без затвора, срабатывающий от лавинного тока

  • Диод Шокли — Однонаправленный триггер и переключающее устройство
  • Динистор — Устройство однонаправленного переключения
  • DIAC — Двунаправленное пусковое устройство
  • SIDAC — Устройство двунаправленного переключения
  • Trisil, SIDACtor — двунаправленные защитные устройства

• TRIAC — триод для переменного тока — двунаправленное коммутационное устройство, содержащее две тиристорные структуры с общим затворным контактом

• BCT — двунаправленный управляющий тиристор — двунаправленное коммутационное устройство, содержащее две тиристорные конструкции с отдельными контактами затвора

• GTO — Запирающий тиристор

• IGCT — тиристор со встроенным затвором

  • MA-GTO — Модифицированный запирающий тиристор с анодным затвором
  • DB-GTO — Запорный тиристор с распределенным буфером

• MCT — тиристор, управляемый полевым МОП-транзистором — содержит две дополнительные структуры полевого транзистора для управления включением/выключением.

  • BRT — тиристор с регулируемым базовым сопротивлением

• LASS — световой полупроводниковый переключатель

• AGT — Тиристор с анодным затвором — Тиристор с затвором на слое n-типа рядом с анодом

• PUT или PUJT — программируемый запрещающий транзистор — тиристор с затвором на слое n-типа рядом с анодом, используемый в качестве функциональной замены запрещающего транзистора

• SCS — кремниевый управляемый переключатель или тиристорная тетрада — тиристор с катодным и анодным затворами.

2,8 МОП-транзистор:

Полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET, MOS-FET или MOS FET) — это транзистор, используемый для усиления или переключения электронных сигналов. В полевых МОП-транзисторах напряжение на электроде затвора с оксидной изоляцией может индуцировать проводящий канал между двумя другими контактами, называемыми истоком и стоком. Канал может быть n-типа или p-типа (см. статью о полупроводниковых устройствах) и соответственно называется nMOSFET или pMOSFET (также обычно nMOS, pMOS).Это, безусловно, самый распространенный транзистор как в цифровых, так и в аналоговых схемах, хотя одно время транзистор с биполярным переходом был гораздо более распространенным.

Рис. 2.10 Символ Mosfet

Два мощных МОП-транзистора в корпусе для поверхностного монтажа D2PAK. Работая как переключатели, каждый из этих компонентов может выдерживать блокирующее напряжение 120 вольт в выключенном состоянии и может проводить непрерывный ток 30 ампер во включенном состоянии, рассеивая до 100 Вт и управляя нагрузкой более 2000 Вт.Спичка изображена для масштаба.

IGFET — родственный термин, означающий полевой транзистор с изолированным затвором, и используется почти как синоним MOSFET, будучи более точным, поскольку многие «MOSFET» используют затвор, который не является металлическим, и изолятор затвора, который не является оксидом. Другой синоним — MISFET для полевого транзистора металл-изолятор-полупроводник

.

Символы цепи:

Для МОП-транзистора используются различные символы. Базовая конструкция, как правило, представляет собой линию канала с истоком и стоком, выходящим из него под прямым углом, а затем изгибающимся под прямым углом в том же направлении, что и канал.Иногда для режима расширения используются три сегмента линии, а для режима истощения — сплошная линия. Еще одна линия проводится параллельно каналу для ворот.

Массовое соединение, если оно показано, показано соединенным с задней частью канала стрелкой, указывающей PMOS или NMOS. Стрелки всегда указывают от P к N, поэтому NMOS (N-канал в P-ячейке или P-подложке) имеет стрелку, указывающую внутрь (от объема к каналу). Если большая часть подключена к истоку (как это обычно бывает с дискретными устройствами), она иногда наклоняется, чтобы встретиться с истоком, выходящим из транзистора.Если объем не показан (как это часто бывает в конструкции ИС, поскольку они обычно имеют общий объем), иногда используется символ инверсии для обозначения PMOS, в качестве альтернативы можно использовать стрелку на истоке так же, как для биполярных транзисторов ( выход для nMOS, вход для pMOS).

Сравнение символов MOSFET режима расширения и режима истощения, а также символов JFET (нарисованы с истоком и стоком, упорядоченными таким образом, чтобы более высокие напряжения отображались на странице выше, чем более низкие напряжения):

P-канал
N-канальный
JFET МОП-транзистор enh MOSFET enh (без объема) МОП-транзистор от

Для символов, на которых показан объемный или корпусной вывод, здесь он показан внутренне соединенным с источником.Это типичная конфигурация, но ни в коем случае не единственная важная конфигурация. Как правило, МОП-транзистор представляет собой устройство с четырьмя выводами, и в интегральных схемах многие МОП-транзисторы имеют общее соединение корпуса, не обязательно подключенное к выводам истока всех транзисторов.

Mosfet Операция:

Структура металл-оксид-полупроводник

Традиционная структура металл-оксид-полупроводник (МОП) получается путем выращивания слоя диоксида кремния (SiO2) поверх кремниевой подложки и осаждения слоя металла или поликристаллического кремния (последний обычно используется).Поскольку диоксид кремния является диэлектрическим материалом, его структура эквивалентна плоскому конденсатору, в котором один из электродов заменен полупроводником.

Пример применения N-канального МОП-транзистора. При нажатии переключателя загорается светодиод.

Структура металл–оксид–полупроводник на кремнии P-типа

Когда на структуру МОП подается напряжение, оно изменяет распределение зарядов в полупроводнике. Если мы рассмотрим полупроводник P-типа (где NA — плотность акцепторов, p — плотность дырок; p = NA в нейтральном объеме), положительное напряжение VGB от затвора к корпусу (см. рисунок) создает обедненный слой, заставляя положительно заряженные дырки вдали от интерфейса затвор-изолятор / полупроводник, оставляя открытой область без носителей неподвижных отрицательно заряженных акцепторных ионов (см. Легирование (полупроводник)).Если VGB достаточно велико, в инверсионном слое, расположенном в тонком слое рядом с границей раздела полупроводник-диэлектрик, образуется высокая концентрация отрицательных носителей заряда. В отличие от МОП-транзистора, где электроны инверсионного слоя быстро поступают с электродов истока/стока, в МОП-конденсаторе они производятся гораздо медленнее за счет тепловой генерации за счет центров генерации носителей и рекомбинации в области обеднения. Условно напряжение на затворе, при котором объемная плотность электронов в инверсионном слое совпадает с объемной плотностью дырок в теле, называется пороговым напряжением.

Эта структура с корпусом p-типа является основой MOSFET N-типа, который требует добавления областей истока и стока N-типа.

БЛОК ПИТАНИЯ

Введение:

Блоки питания, которые могут давать синусоидальную волну (12sinwt), +12В, -12В, понимают основные принципы устройства и работы, краткое описание таких устройств и компонентов рассмотрено в этой главе.

Трансформатор:

Эта статья об электрическом устройстве.Чтобы узнать о франшизе линии игрушек, см. « Трансформеры» . Чтобы узнать о других значениях, см. Трансформер (значения).

Трансформатор — это устройство, передающее электрическую энергию от одной цепи к другой через индуктивно связанные проводники — катушки трансформатора. Изменяющийся ток в первой или первичной обмотке создает переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора и, следовательно, переменное магнитное поле во вторичной обмотке. Это изменяющееся магнитное поле индуцирует переменную электродвижущую силу (ЭДС) или «напряжение» во вторичной обмотке.Этот эффект называется взаимной индукцией.

Рис. 3.1 Трансформатор.

Если к вторичной обмотке подключить нагрузку, то во вторичной обмотке будет протекать электрический ток, и электрическая энергия будет передаваться из первичной цепи через трансформатор в нагрузку. В идеальном трансформаторе индуцированное напряжение во вторичной обмотке (V s ) пропорционально первичному напряжению (V p ), и определяется отношением числа витков во вторичной обмотке (N s ) на количество витков в первичной обмотке (N p ) следующим образом:

Благодаря соответствующему выбору соотношения витков трансформатор, таким образом, позволяет «повысить» напряжение переменного тока (AC), сделав N s больше, чем N p , или «понизить», сделав N s меньше N p .

Основные принципы:

Трансформатор основан на двух принципах: во-первых, электрический ток может создавать магнитное поле (электромагнетизм), и, во-вторых, изменяющееся магнитное поле внутри катушки с проводом индуцирует напряжение на концах катушки (электромагнитная индукция). . Изменение тока в первичной обмотке изменяет создаваемый магнитный поток. Изменяющийся магнитный поток индуцирует напряжение во вторичной обмотке.

Уравнение идеальной мощности:

Если вторичная катушка подключена к нагрузке, которая пропускает ток, электрическая мощность передается от первичной цепи к вторичной цепи.В идеале трансформатор совершенно эффективен; вся поступающая энергия преобразуется из первичной цепи в магнитное поле и во вторичную цепь. При выполнении этого условия входящая электрическая мощность должна быть равна исходящей мощности:

дает уравнение идеального трансформатора

Трансформаторы обычно имеют высокий КПД, поэтому эта формула является разумным приближением.

Рис. 3.2 Идеальные трансформаторы

При увеличении напряжения ток уменьшается во столько же раз.Импеданс в одной цепи преобразуется квадратом коэффициента трансформации. Например, если импеданс Z s подключен к клеммам вторичной обмотки, для первичной цепи он будет иметь импеданс (N p / N s ) 2 Z s . Это соотношение является обратным, так что импеданс Z p первичной цепи представляется вторичной как (N s /N p ) 2 Z p.

Подробная операция:

В приведенном выше упрощенном описании не учитываются несколько практических факторов, в частности первичный ток, необходимый для создания магнитного поля в сердечнике, и вклад в поле из-за тока во вторичной цепи.

Модели идеального трансформатора обычно предполагают наличие сердечника с пренебрежимо малым сопротивлением и двумя обмотками с нулевым сопротивлением. При подаче напряжения на первичную обмотку протекает небольшой ток, приводящий в движение магнитный поток вокруг магнитопровода сердечника. Ток, необходимый для создания потока, называется током намагничивания; поскольку предполагалось, что идеальное ядро ​​​​имеет почти нулевое сопротивление, ток намагничивания пренебрежимо мал, хотя все же необходим для создания магнитного поля.

Изменяющееся магнитное поле индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в каждой обмотке.Поскольку идеальные обмотки не имеют импеданса, они не имеют связанного с ними падения напряжения, поэтому напряжения V P и V S , измеренные на зажимах трансформатора, равны соответствующим ЭДС. Первичная ЭДС, действующая против первичного напряжения, иногда называется «обратной ЭДС». Это связано с законом Ленца, который гласит, что индукция ЭДС всегда будет такой, что будет препятствовать развитию любого такого изменения магнитного поля.

Типы:

· Автотрансформатор

· Многофазные трансформаторы

· Трансформаторы утечки

· Резонансные трансформаторы

· Аудио трансформаторы

· Измерительные трансформаторы

 

Классификация:

Трансформаторы можно рассматривать как класс электрических машин без движущихся частей; как таковые они описываются как статические электрические машины.Их можно классифицировать по-разному; неполный список:

  • По мощности: от долей вольт-ампера (ВА) до более тысячи МВА;
  • По частотному диапазону: мощность, аудио или радиочастота;
  • По классу напряжения: от единиц вольт до сотен киловольт;
  • По типу охлаждения: с воздушным, масляным, вентиляторным или водяным охлаждением;
  • По применению: например, источник питания, согласование импеданса, стабилизатор выходного напряжения и тока или изоляция цепи;
  • По назначению: распределитель, выпрямитель, дуговая печь, выход усилителя и т.д.;
  • По соотношению витков обмотки: повышающие, понижающие, разделительные с равным или близким соотношением, переменные и многообмоточные.

Применение:

Трансформаторы широко используются в электронной продукции для понижения напряжения питания до уровня, подходящего для низковольтных цепей, которые они содержат. Трансформатор также электрически изолирует конечного пользователя от контакта с напряжением питания.

Преобразователи сигналов и звуковых сигналов используются для соединения каскадов усилителей и для согласования устройств, таких как микрофоны и проигрыватели, со входом усилителей.Аудиотрансформаторы позволяли телефонным цепям вести двусторонний разговор по одной паре проводов. Балунный трансформатор преобразует сигнал, относящийся к земле, в сигнал со сбалансированными напряжениями относительно земли, например, между внешними кабелями и внутренними цепями.

Принцип трансформатора с разомкнутой цепью (без нагрузки) широко используется для определения характеристик магнитомягких материалов, например, в методе каркаса Эпштейна, стандартизированном на международном уровне.

3.3 Выпрямитель:

Выпрямитель представляет собой электрическое устройство, которое преобразует переменный ток (AC), который периодически меняет направление, в постоянный ток (DC), который имеет только одно направление, процесс, известный как выпрямление. Выпрямители имеют множество применений, в том числе в качестве компонентов источников питания и детекторов радиосигналов. Выпрямители могут состоять из твердотельных диодов, кремниевых выпрямителей, ламповых диодов, ртутных дуговых вентилей и других компонентов.

Однополупериодное выпрямление

При однополупериодном выпрямлении пропускается либо положительная, либо отрицательная половина волны переменного тока, а другая половина блокируется.Поскольку только половина входного сигнала достигает выхода, он очень неэффективен, если используется для передачи энергии. Однополупериодное выпрямление может быть достигнуто с помощью одного диода в однофазном питании или с тремя диодами в трехфазном питании.

Выходное постоянное напряжение однополупериодного выпрямителя можно рассчитать с помощью следующих двух идеальных уравнений:

Двухполупериодное выпрямление

Двухполупериодный выпрямитель преобразует всю форму входного сигнала в сигнал постоянной полярности (положительный или отрицательный) на выходе.Полноволновое выпрямление преобразует обе полярности входного сигнала в постоянный ток (постоянный ток) и является более эффективным. Однако в схеме с трансформатором с отводом от середины требуется четыре диода вместо одного, необходимого для однополупериодного выпрямления. (См. полупроводники, диод). Четыре диода, расположенные таким образом, называются диодным мостом или мостовым выпрямителем.

Рис. 3.3 Мостовой выпрямитель решетки: двухполупериодный выпрямитель с 4 диодами.

Для однофазного переменного тока, если трансформатор имеет среднее ответвление, то два диода, встречно включенные (т.е. анод-анод или катод-катод) может образовывать двухполупериодный выпрямитель. На вторичной обмотке трансформатора требуется в два раза больше обмоток для получения того же выходного напряжения, что и у вышеописанного мостового выпрямителя.

Рис. 3.4 Двухполупериодный выпрямитель с использованием

Универсальный контроллер скорости двигателя переменного тока на базе Arduino

Введение

ВНИМАНИЕ!!! Сначала напишу цитату:

СТОП!!! Эта схема подключена к напряжению 110-220 В.Не стройте это, если вы не уверены в том, что делаете. Отключите его, прежде чем подойти даже близко к печатной плате. Охлаждающая пластина симистора подключена к сети. Не прикасайтесь к нему во время работы. Поместите его в соответствующий корпус/контейнер.

ПОДОЖДИТЕ!!! Позвольте мне добавить еще одно серьезное предупреждение: эта схема безопасна, если она построена и реализована только людьми, которые знают, что они делают. Если вы понятия не имеете или если вы сомневаетесь в том, что вы делаете, скорее всего, вы УМЕРЛИ!!! НЕ ПРИКАСАТЬСЯ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ К СЕТИ!!!

Теперь позвольте мне представить мой проект.Это регулятор скорости двигателя, управляемый Arduino, который использует метод диммирования с отсечкой фазы и алгоритм PID.

Основные характеристики контроллера:

  • Два диапазона скорости для более быстрого изменения желаемого числа оборотов.
  • Поворотный энкодер позволяет установить желаемое число оборотов перед запуском двигателя.
  • Кнопка энкодера запускает и останавливает двигатель.
  • ЖК-дисплей 2×16 для отображения состояния и скорости вращения.
  • Плавный пуск двигателя.
  • Сохраняет число оборотов и крутящий момент под нагрузкой.
  • Управление скоростью и крутящим моментом с помощью ПИД-алгоритма.
  • Защита от заедания двигателя (или неисправности датчика скорости).
  • Защита от превышения скорости (обычно при повреждении симистора).

Есть видео где можно посмотреть контроллер в работе:

Защита двигателя в работе:

Как все начиналось

После просмотра этого видео

(in0 русский язык):

Решил построить похожий токарный станок. И успешно повторил этот проект.С некоторыми изменениями конечно. Осталось одно — мотор. Сначала я использовал асинхронный однофазный двигатель с рабочим конденсатором. Основные недостатки такого двигателя:

  • Отсутствие дешевой регулировки скорости. Ни механические, ни электронные. Придется использовать набор шкивов или дорогой электронный контроллер.
  • Ограниченная скорость — только 1400 об/мин.
  • Ограниченное время работы — 10 минут работы / 6 минут простоя. Иначе становится жарко.

Как вы могли заметить, парень из видео использовал двигатель, который был спасен от старой стиральной машины.Такой же мотор был у меня в мастерской. Осталось только одно — регулятор скорости двигателя. Без него мотор будет крутиться на своих максимальных 15000-19000 об/мин. Это слишком много для токарного станка по дереву. Чтобы контролировать скорость двигателя, мы могли бы использовать регулятор напряжения SCR, но при низких оборотах двигатель будет слабым без крутящего момента. К счастью, в двигателях такого типа есть датчики тахометра, и мы можем сделать систему с замкнутым контуром, чтобы иметь стабильные обороты даже при нагрузке и контролировать крутящий момент.

В поисках решения

Известная микросхема TDA1085 специально разработана для управления двигателями с датчиками скорости вращения.Но у меня не было этого чипа и чтобы посмотреть обороты пришлось делать тахометр. В китайских историях я нашел дешевый регулятор скорости двигателя переменного тока с функцией стабилизации оборотов. Я купил один и протестировал. Все хорошо, кроме нескольких моментов:

  • Всего 400 Вт. (можно увеличить, заменив симистор)
  • Максимальное число оборотов 1450! После моих бывших в употреблении шкивов будет только около 480 об/мин!
  • Нет индикации оборотов.

После серфинга в интернете я нашел несколько проектов контроллеров скорости и решил сделать свой собственный контроллер, используя найденные идеи.

Вот список использованных ресурсов:

  • Много теории. Также я использовал часть схемы датчика тахометра отсюда.
  • Также примечания по применению NXP. Много полезной информации.
  • Немного теории, полезный код и схема здесь.
  • Некоторые идеи и некоторые фрагменты кода взяты отсюда (русский).
  • Код диммирования я использовал отсюда (ИМХО лучший диммер).
  • Код подсчета оборотов взят отсюда (русский).
  • Некоторые фрагменты кода использования PID взяты отсюда.
  • Библиотека PID.
  • Описание библиотеки PID. Также здесь.
  • Немного полезной информации об использовании библиотеки PID.

Схема и компоненты

Я не буду приводить теорию, как работает отсечка фазы переменного тока, потому что в этом нет ничего нового. Несколько ссылок с диммированием и теорией управления двигателем я привел выше (первая и вторая ссылка). У NXP и Microchip есть много полезной информации об управлении двигателями.

Принципиальная схема, нарисованная отдельными блоками:

  • Arduino Nano V3
  • 16×2 HD44780 LCD с модулем PCF8574 I2C.(Приведенная схема модуля не является точной!).
  • Обнаружение импульсов тахометра. Использует компаратор LM393 для преобразования импульсов тахометра в уровень микроконтроллера.
  • Обнаружение пересечения нуля. Каждый раз, когда линия переменного тока пересекает нулевую точку, микроконтроллер получает сигнал. Цепь высокого напряжения изолирована от микроконтроллера с помощью оптопары.
  • Схема управления реле, выполненная с использованием простого переключающего транзистора NPN.
  • Цепь управления двигателем изолирована оптопарой и использует симистор с демпферной цепью (C4, R14).Можно использовать симисторы без снаббера (тогда не требуются C4 и R14).
  • Блок питания переменного/постоянного тока. 5В, 0,5-1А достаточно. Я использовал старую зарядку USB для телефона.
  • Энкодер, сетевой выключатель 10А с индикацией, любой 3-х позиционный переключатель для переключения диапазона оборотов.

Все компоненты распаяны на макетной плате. Для большего количества контроллеров я проследю печатную плату. Несколько фото:

Я использовал симистор BTA41, потому что он был у меня на складе. Можно использовать симистор на 10-16 Ампер. Я.е. БТА16.

Полный список используемых компонентов вы можете найти в txt файле в zip архиве.

Конструкция

У меня в мастерской был пластиковый корпус, отвечающий моим требованиям. Поэтому я использовал его для этого проекта. Размеры коробки: В 150 мм (~5,9 дюйма), Ш 70 мм (~ 2,76 дюйма), Д 110 мм (~ 4,33 дюйма),

Несколько слов о коде

Я пробовал много алгоритмов управления двигателем и синхронизации фазы, но большинство у них были свои минусы: управление мотором было нестабильным, то подскакивало при старте, то при разгоне.Иногда мотор работал до максимальных оборотов по неизвестной причине. Наконец я решил использовать и понять метод ПИД-регулирования.

Код использует 2 внешних прерывания. Один для пересечения нуля, другой для тахометра. Таймер управления задержкой импульсов симистора. ПИД-алгоритм управления выходом в зависимости от уставки и входа. Для плавного пуска двигателя я сделал алгоритм разгона RAMP. Во время пуска параметры ПИД имеют более низкие значения и возвращаются к нормальным значениям во время работы двигателя. Это предотвращает резкий пуск двигателя (скачки).

Интервал обновления ЖК-дисплея составляет 2 секунды. Достаточно наблюдать реальное изменение оборотов. Ускорение может повлиять на стабильность системы. Это потому, что библиотека LCD использует функции задержки.

Я использовал много глобальных переменных, чтобы упростить настройку системы под ваши нужды и разные моторы. Позже включу в архив тестовые и тюнинговые скетчи.

Все используемые библиотеки можно найти в zip-архиве.

Заключение

Я доволен тем, как работает мой самодельный контроллер. Теперь мне нужно установить двигатель на токарный станок и протестировать в реальных условиях.

Хочу поблагодарить коллег из групп Arduino на Facebook за помощь. И спасибо жене за терпение 😀

Комментарии и вопросы приветствуются.

Извините за мой английский. 😉

Обновление

Я добавил в код один новый параметр. Это передаточное отношение шкива. В моем случае это 2,96. Это разница между меньшим шкивом на двигателе и большим на шпинделе. Шкивы, которые я использовал, были извлечены из брошенных автомобилей. Используйте эскиз без параметра отношения или установите его равным 1, если шкивы не будут использоваться.

Я установил двигатель на свой токарный станок и немного его протестировал. Я счастлив. Все работает, как и ожидалось. Момента хватает даже на малых скоростях.

Скоро сделаю крышку для двигателя, держатель для блока управления и т.д. (1)

1

Доступно на сайте www.ijiere.com

Международный журнал инноваций и новых разработок

Инженерные исследования

e-ISSN: 2394 — 3343 p-ISSN: 2394 — 5494

TRIAC КАК РЕГУЛЯТОР СКОРОСТИ АИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Prof Abhijit Kalbande1

a

, Sapana Rathod2 a

a Доцент 1,П.R.M.C.E.A.M, Баднера, Амравати и Индия b Студент 2, P.R.M.C.E.A.M., Баднера, Амравати и Индия

ВЫДЕРЖКА:

Обсуждается управление скоростью асинхронного двигателя при меньших затратах и ​​его эффективная работа. Индукция Двигатель является наиболее широко используемым двигателем в промышленности. Этот двигатель традиционно используется в системах управления без обратной связи . приложений по причинам стоимости, размера, надежности, прочности, простоты, эффективности, меньшего обслуживания, легкости производства и может работать в грязных или взрывоопасных условиях.Статор однофазный Асинхронный двигатель имеет многослойную штамповку для уменьшения потерь на вихревые токи на его периферии. Однофазный Асинхронные двигатели в основном снабжены концентрическими катушками. Короткозамкнутый ротор изготовлен из алюминия . латунный или медный стержень. Отсутствие контактных колец и щеток делают конструкцию однофазной индукционной . Двигатель очень простой и надежный. Таким образом, мы должны контролировать скорость асинхронного двигателя с помощью TRIAC.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, симистор, регулятор скорости

I. ВВЕДЕНИЕ

Характеристики однофазных асинхронных двигателей идентичны характеристикам трехфазных асинхронных двигателей, за исключением того, что однофазные асинхронный двигатель не имеет собственного пускового момента, и для его запуска необходимо принять некоторые специальные меры. Хотя однофазный асинхронный двигатель не является самозапускающимся, мы используем его, потому что 3-фазное питание отсутствует. повсеместно особенно в бытовых целях широко применяются однофазные асинхронные двигатели.Во многих электроприборах а именно потолочный вентилятор, холодильник, стиральные машины и т. д. мы используем этот тип двигателя. Основной причиной его использования является наличие однофазного питания и еще одного является экономичным, т.е. менее затратным по цене. Таким образом, регулирование скорости асинхронного двигателя важно.[1]

В котором скорость однофазного асинхронного двигателя регулируется с помощью TRIAC и таймера 555. Полная схема управления зависит только от одного параметра, то есть от напряжения. Мы знаем, что развиваемый крутящий момент пропорционален квадрату напряжения.Таким образом приложенное напряжение к клеммам статора асинхронного двигателя контролируется симистором и его импульсами затвора. Когда импульсы к затвор задерживается, тогда на клеммы статора асинхронного двигателя подается пониженное напряжение, и, таким образом, напряжение и крутящий момент пропорциональны друг другу, уменьшается крутящий момент и одновременно снижается скорость двигателя. Схема управления состоит из следующего:[2]

1. Цепь запуска 2. Симисторная схема и 3. Цепь питания.

Цепь питания обеспечивает питание постоянным током 5 В и 12 В для электронных устройств, которым требуется напряжение смещения. Схема запуска будет генерировать импульсы, которые передаются на TRIAC в качестве стробирующих импульсов для целей запуска. И наконец Цепь симистора действует как промежуточная часть между источником питания и асинхронным двигателем. Поэтому приложенное напряжение от источника к асинхронный двигатель и тем самым контролируются скорости.[4]

(2)

2 Рис.1. Асинхронный двигатель[1]

1.2 Типы асинхронных двигателей

Как правило, асинхронные двигатели классифицируются по количеству обмоток статора.[5] Они есть:

 Однофазный асинхронный двигатель

 Трехфазный асинхронный двигатель

Рис.2. Блок-схема процесса управления 2.1 Цепь запуска TRIAC

Функционирование всей схемы запуска можно изучить в пяти частях 1. Трансформатор

2. Выпрямитель 3.Компаратор 4. Таймер 555 5. И ворота

1) Трансформатор

Трансформатор в нашей схеме представляет собой понижающий трансформатор, который преобразует входное напряжение 220 В в синусоидальную форму. напряжение до 30В при выходном напряжении 1А. Он действует как изолирующее устройство между сетью переменного тока и Электронная схема.

Рис.3. Понижающий трансформатор 2) Выпрямитель

(3)

3 Рис.4. Принципиальная схема и форма сигнала выпрямителя

3) Компаратор

В схеме используется компаратор LM741. Компаратор сравнивает выпрямленное напряжение на положительная клемма с отфильтрованным входным напряжением на отрицательной клемме, которая действует как ссылка и следовательно, генерирует прямоугольную волну. Величина прямоугольной волны равна значению насыщения, а ее величина положительна, когда входное напряжение больше опорного напряжения, и наоборот. результирующая выходная волна формирует вход для логического элемента И.

4) 555 Таймеры

Контакт Схема контактов, внутренняя схема и схема контактов таймера 555 показаны ниже: Используемый в схеме таймер 555 находится в нестабильном режиме. Резисторы R1 и R2 помогают изменять

частота выходного сигнала компаратора. Это помогает генерировать последовательность импульсов, используемую для запуска затвор используемого симистора. Напряжение смещения, используемое в схеме, составляет 5 В.Частота генерируемого импульса

(f) = 1/[(R1+2R2)*C*ln(2)]

Рис.5. Схема контактов, внутренняя схема

5) И ворота

В схеме используется логический элемент И 7408N. Вход ворот получается из выхода компаратора и таймера 555. Логический элемент И используется для устранения отрицательной последовательности импульсов. выход логического элемента И показан ниже. Это последовательность импульсов, которые используются для запуска симистора.Таким образом, симистор будет проводящим, и питание будет подключено к асинхронному двигателю.

Рис. 6. Символ двух входов и ворот. Таблица 2.1: Таблица истинности AND Gate

ВХОДЫ ВЫХОД

А Б Д

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

(4)

4 Рис. 7: Схематическая диаграмма. [5]

Мы можем напрямую получить необходимые уровни напряжения.Далее идет выпрямительный диодный мост, он используется для преобразования переменного тока в постоянный. Таймер 555 используется для создания прямоугольных импульсов более высокой частоты, а операционный усилитель, который является компаратором, используется для генерация прямоугольных импульсов более низкой частоты по сравнению с таймером 555. И, наконец, они передаются И ворота как 2 входа. Поскольку на выходе логического элемента И высокий уровень, когда только оба входа находятся в состоянии логической 1, полученная форма сигнала от вентиль И будет прямоугольной волной, но только с логическим 0 и логической 1, то есть с отрицательной частью напряжения, которая будет устранена.Так генерируются импульсы, которые подаются на TRIAC в качестве стробирующих импульсов. Эти импульсы запустят симистор. и обеспечивает токопроводящий путь от источника питания или источника к нагрузке. Таким образом, питание подключено к нагрузке, если триггерные импульсы применяется еще не подключен. И таким образом на нагрузку подается пониженное напряжение.

III. Результат и форма волны

Выход TRIAC такой же, как выход контроллера напряжения переменного тока. В зависимости от значения потенциометра угол к затвору TRIAC контролируется, и, таким образом, выходной сигнал TRIAC имеет форму срезанной волны, которая уменьшается в ценность.Поэтому на асинхронный двигатель подается пониженное напряжение. Форма волны выходного напряжения симистора показано на рисунке ниже:

(5)

5 Рис. 9 Характеристика напряжения и скорости при задержке 0ᵒ[5]

IV.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Понятно, что мы можем изменить или варьировать скорость асинхронного двигателя, изменяя угол открывания ворот. Если мы увеличим огонь угла, то скорость будет уменьшаться, что означает, что мы можем изменять напряжение, а также скорость асинхронного двигателя с помощью симистора.В Электрический регулятор с помощью сопротивления, выходное напряжение изменяется одновременно с изменением скорости. Но для уменьшения потери энергии в резисторе, вводится электронный регулятор, который использует TRIAC для изменения выходного напряжения путем изменения угол открытия и позволяет избежать потери энергии в резисторе. Данная модель управления скоростью вращения вентилятора (однофазный асинхронный двигатель) уже существующие технологии. Регулятор скорости вращения вентилятора является лишь прототипом существующей технологии.Существующий технологию можно улучшить, внеся изменения в регулировку скорости вентилятора посредством управления симистором триггерные импульсы с микроконтроллером и ведется работа по более эффективному и автоматическому управлению скоростью вентилятор (однофазный асинхронный двигатель).

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Мы очень благодарны Prachi M. Palpankar, SanrajHarle, TusharKarade, SurajLekurwaledbacer с этой базы. бумаги мы получаем много информации.

ССЫЛКИ

[1] Prachi M. Palpankar, SanrajHarle, TusharKarade, SurajLekurwaledbacer Nagpur, «Контроль скорости индукции двигатель с использованием TRIAC», Материалы 18-й международной конференции IRF, 11 января 2015 г.

0 comments on “Регулятор оборотов асинхронного двигателя схема: Регулировка оборотов асинхронного двигателя своими руками (схема, видео)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.