УАЗ 31512 Спартанец › Бортжурнал › Плавный регулятор скорости вращения вентилятора печки.
На схемке изначально стоит другой транзистор, но я применил КУ505 ввиду их наличия у меня. А вот один из конденсаторов — С1 на 16В умер через час работы — то ли скачок напряжения был, то ли деталь была бракованная. В итоге я сменил оба кондера на 18в 50мкФ. Регулировка стала резче, исчезла инертность в отзыве на движение ручки резистора.
Коробок, в который уместились обе схемы, радиаторы двух транзисторов и два реле. Тумблера на корпусе и малые резисторы после обкатки девайса были удалены.
Ручки резисторов размещены на панели около магнитоллы. Ближняя от передней печки, легко дотянуться и с места водителя и пассажиру спереди.
Некоторое время назад прочитал в старом журнале »За рулём» статейку, а вернее маленькую заметку, о плавной регулировке оборотов движка вентилятора печки на ВАЗ 2101. Статья старая, кажется 80-х гг. И очень заинтересовался схемкой из статьи, да и захотелось себе такой девайс установить. Понравилась идея регулировки оборотов движка от 0% до 95%. Все-таки лучше, чем две пресные скорости в штатном устройстве. Решено — делаем такой регулятор!
Комплектующие:
1. Транзистор КУ505
2. Переменный резистор 1 ком
3. Конденсаторы 2 шт 100 мкФ 16в
4. Рэле автомобильное 12в 50А 4-х контактное
5. Выключатель
6. Предохранитель 7,5А
Ну естественно понадобятся провода и плата с паяльником)))
Итак:
— схема собрана на КУ, потому что они были под рукой, можно в принципе ставить любой транзистор сходных параметров, способный выдержать токи до 5А
— конденсаторы использованы 100мкФ, но в принципе можно ставить и 25мкФ и 150мкФ до 24в, в схеме они дают некоторое замедление и энертность регулировок, например, что бы повысить чувствительность регулировки я применил вместо С1 на схеме конденсатор 50мкФ 18в
— радиаторы для транзисторов лучше брать по-больше, особенно если транзисторы, как у меня — родом из СССР и ставить устройство желательно по дальше от печки
— резисторы я применил тоже »совдеповские» на 120Вт, но не потому что крепкие, а потому, что они реально ЗДОРОВЫЕ! и на них хорошо подошли рукоятки, да и свернуть такие резисторы, случайно зацепив — проблематично.
Вооружившись паяльником собрал все это по схемке и упаковал в коробок. Коробок удобно встал под панель со стороны пассажира. По скольку печек в машине две, я собрал две платы и упаковал их. Запитка плат идёт через реле, управляемое тумблерами на панели. Ну соответственно — два рэле, два тумблера, при этом ток на тумблера у меня подаётся только при включении зажигания (этакая защита от »склероза», заглушил машину — все отключилось, в том числе и печки, и насос циркуляции ОЖ электрический и ближний/дальний свет с поворотниками тоже).
www.drive2.ru
Регулятор скорости вращения вентилятора на 220 В: схемы и принцип работы
Для эффективного режима работы вентилятора, получающего питание от промышленной сети, применяют регулятор скорости вращения. Вентилятор на 220 Вольт, использующий регулировку, может стать практически бесшумными и повысить комфортность обслуживаемого им помещения. Чтоб регулировать обороты, необязательно покупать готовый прибор, даже без специальных знаний его несложно собрать самостоятельно.
Принцип работы вентилятора
Согласно техническому определению, вентилятор — это прибор, служащий для перемещения газа путём создания избыточного давления или разрежения. По своему конструктивному исполнению он разделяется на осевой и радиальный. Практически все вентиляторы, применяемые в быту, представляют собой осевой тип конструкции. Использование этого вида характеризуется удобством получения направленного воздуха различной силы и давления. Вентиляторы разделяют по месту использования, они могут быть:
- многозональные;
- канальные;
- напольные;
- потолочные;
- оконные.
Осевые, иное название аксиальные, вентиляторы в качестве основного узла используют 
рабочее колесо. Это колесо располагается на оси электродвигателя, содержит внешний ротор и имеет в своей конструкции лопатки, расположенные под углом с учётом аэродинамических свойств. Благодаря такому расположению и происходит создание и формирование воздушного потока.
В качестве электродвигателя применяют однофазный асинхронный двигатель, ось которого повторяет движения нагнетаемого или разряжаемого им потока воздуха. Такой электромотор состоит из ротора, размещённого внутри статора. Промежуток между ними составляет не более двух миллиметров. Статор имеет вид сердечника с пазами, через которые намотана обмотка. Ротор выглядит как подвижная часть с валом, содержащая в своём составе сердечник с короткозамкнутой обмоткой. Такая конструкция напоминает беличье колесо.
При подаче переменного тока на обмотку статора, согласно законам физики, появляется переменный магнитный поток. На помещённом внутрь этого потока замкнутом проводнике возникает электромагнитная индукция (ЭДС), а значит, появляется и ток. Благодаря чему в переменном магнитном поле оказывается проводник с током. Это приводит к вращению проводника, то есть ротора.
Таким образом, чтоб создать регулятор оборотов вентилятора на 220 В, понадобится изменять величину воздействующего на ротор магнитного поля. В свою очередь, значение магнитного поля зависит от величины тока, а значит при снижении его величины уменьшается и скорость вращения.
Ещё один параметр, от которого зависит число оборотов электродвигателя, является частота переменного напряжения. Частотные преобразователи, изменяющие частоту, характеризуются сложностью изготовления и дороговизной, по сравнению с изменяющими уровень напряжения. В бытовых условиях применяются редко, хоть позволяют достигать лучших результатов в точности настройки.
По виду используемой схемотехники приборы, управляющие скоростью вращения, разделяются на:
- тиристорные;
- трансформаторные.
Схемы вращения
Регулятор скорости на симисторе
Регулирующим полупроводником служит симистор. Работает он в ключевом режиме, то есть или включён, или выключен. Симистор состоит из двух тиристоров, включённых встречно — параллельным способом. Каждый тиристор пропускает через себя только одну полуволну сигнала. Такая схема обладает маленькими размерами и имеет низкую стоимость.
В таком регуляторе используется принцип фазового управления, изменение момента включения и выключения симистора относительно фазового перехода в нулевой точке.
Управление симистором осуществляется с помощью переменного резистора, в зависимости от поворота последнего задаётся порог срабатывания полупроводникового прибора. В результате чего отсекается часть синусоидального сигнала, поступающего на электродвигатель вентилятора, величина значение напряжения уменьшается и соответственно обороты двигателя тоже уменьшаются.
При управлении частотой вращения электродвигателя контроль работы тиристора происходит длительными импульсами.
Благодаря чему, кратковременные отключения активной нагрузки не изменяют режим работы схемы. Схема подразумевает разделение включения электродвигателя с тиристором VS2 и питающего напряжения 220 вольт, через диодный мост.
Управление тиристором осуществляется с помощью генератора, собранного на транзисторе VT1. Питание генератора реализуется сигналом трапециевидной формы, полученным после прохождения через стабилитрон VD1 с частотой 100 кГц. В то время как на конденсаторе C1 появится напряжение, величины которого станет достаточно для открытия транзистора, на управляющий электрод тиристора поступит положительный сигнал. Тиристор VS2 откроется и с него поступит
Резисторы R1, R2, R3, образуют цепочку разряда конденсатора C1. Управляя значением сопротивления R1, в качестве которого используется переменный резистор, изменяется скорость разряда конденсатора, а значит и частота оборотов вентилятора. Диод VD2, подключённый параллельно к обмотке L1, предотвращает ложное срабатывание тиристора, возникающее из-за использования нагрузки индуктивного рода.
Управление с использованием автотрансформатора
В качестве основного элемента схемы используется автотрансформатор. Он представляет собой трансформатор, в котором соединение первичной и вторичной обмотки выполнено напрямую. В результате чего одновременно осуществляется магнитная и электрическая связь. Обмотка автотрансформатора имеет несколько ответвлений с разными на них значениями величины напряжения. Преимущество такого использования заключается в достижении более высокого коэффициента полезного действия из-за преобразования лишь части мощности.
Принцип работы регулятора, скорости вращения вентилятора состоит в следующем. На первичную обмотку автотрансформатора T1 поступает питающее напряжение сети. Обмотка имеет как минимум три ответвления от части витков. При подсоединении нагрузки к разным ответвлениям получается уменьшенное напряжение питания. Используя переключатель SW1, двигатель вентилятора M коммутируется к одной из части обмотки, при этом его скорость вращения меняется. При такой работе выходной сигнал не изменяет своей формы, оставаясь синусоидальным, что положительно влияет на обмотки двигателя.
Переключатель представляет собой ступенчатую шкалу, не позволяя плавно управлять скоростью вращения. Устройства такого типа имеют большие габариты и массу, по сравнению с другими видами.
Усовершенствованной моделью является использование электронного управления.
В основе работы лежит принцип широтно-импульсной модуляции. Изменяя состояние режима работы ключевых транзисторов, образовываются импульсы, позволяющие совершать плавную регулировку выходного сигнала. Чем меньше длительность импульса и длиннее период, тем меньше мощности передаётся вентилятору, а значит и обороты вращения его снижаются. В качестве ключей применяются малошумящие полевые транзисторы, имеющие значительно большие входные сопротивления по сравнению с биполярными.
Из-за плохой помехозащищенности узел автотрансформатора выполняется непосредственно в близости от вентилятора, но обладает компактными размерами и невысокой стоимостью.
Покупка готового регулятора
Подключение регуляторов осуществляется последовательно перед электродвигателем вентилятора в разрыв цепи. В зависимости от своего вида, прибор может располагаться в любом удобном месте, встраиваться в щиток на DIN рейку, монтироваться вместо розетки, быть отдельно стоящим блоком. При этом сам блок управления и пульт регулировки могут быть как совмещены, так и разделены между собой в пространстве.
В торговых точках представлены регуляторы различного вида и ценовой стоимости в зависимости от плавности регулировки, места расположения, дополнительных функций. Наиболее популярными производителями являются:
- Selpo.
- Vents.
- Vortice.
- Soler & Palau.
- Venmatika.
- ЭРА.
Некоторые приборы оснащаются дополнительными функциями в виде подсветки или цифрового экрана, показывающего процентное содержание установленной скорости от максимума. Переключение скорости, в зависимости от схемотехники устройства, производится поворотом ручки с помощью галетного переключателя или кнопками.
Существуют устройства, позволяющие одним регулятором управлять сразу несколькими вентиляторами, при этом важно, чтобы общий ток не превышал ток регулятора. В них можно установить время выключения регулятора, обычно в диапазоне одного часа. Подключённое устройство запоминает и сохраняет настройки даже при его выключении.
Управлять скоростью вращения вентилятора можно используя несложные приборы, которые легко собираются самостоятельно. Затратив немного времени, получится сэкономить на покупке готового устройства.
При самостоятельном изготовлении, конечно, важно соблюдать технику безопасности, так как существует возможность попадания под опасное напряжение сети. При отсутствии желания или возможности приобретается готовое устройство, работа которого будет подкреплена гарантией от производителя. Купленное устройство имеет вид полностью законченного и эстетически оформленного прибора.
220v.guru
Сообщества › Электронные Поделки › Блог › Регулятор скорости вентилятора отопителя салона на ATtiny2313 (продолжение…)
Обновление от 17.01.2015 г.:
Есть несколько повторивших схему, по их просьбам были немного модернизированы прошивки. Из «полезностей» добавлен плавный старт вентилятора при включении и добавлены прошивки для индикатора с общим анодом.
Итак, очень краткое описание:
Индикатор с общим анодом, 5 положений
t2313_Emelya_5_CA.eep
t2313_Emelya_5_CA.hex
t2313_Emelya_5_CA.rom
Индикатор с общим катодом, 5 положений
t2313_Emelya_5_CC.eep
t2313_Emelya_5_CC.hex
t2313_Emelya_5_CC.rom
Индикатор с общим анодом, 10 положений
t2313_Emelya_10_CA.eep
t2313_Emelya_10_CA.hex
t2313_Emelya_10_CA.rom
Индикатор с общим катодом, 10 положений
t2313_Emelya_10_CC.eep
t2313_Emelya_10_CC.hex
t2313_Emelya_10_CC.rom
Для схем на 10 положений индикация от нуля до девяти.
// ————————————————————————
Работ по модернизации больше не провожу, потому как устройство «уехало» вместе со рабочим автомобилем.
При продолжительной работе схемы возможен значительный нагрев силового ключа. Хотел удалить тему до окончания «доработки напильником», но есть повторившие схему, поэтому дополню по окончании эксперимента с бутстрепной схемой включения n-канального MOSFET’а (заранее спасибо товарищу bri555). Первая версия была собрана именно на n-канальном и нагрева не было.
Почти полгода назад был собран и установлен в автомобиль первый регулятор оборотов для отопителя салона. Поездки зимой показали, что вещь получилась удобная и функциональная, поэтому решил немного модифицировать изделие:
1. Избавиться от «врезки» в минусовой провод электродвигателя отопителя
2. Обеспечить плавный пуск электродвигателя
3. Разместить схему в штатной заглушке
4. Предусмотреть возможность возврата к штатной системе управления оборотами
Устройство «в сборе» выглядело так:
И сейчас так выглядит, ищет нового хозяина (просто отдам в хорошие руки, если новый хозяин будет в Симферополе — помогу с установкой).
* похоже, что уже нашло
** однозначно нашло )))
Для достижения первой цели в качестве силового ключа пришлось использовать p-канальный MOSFET. Схему управления практически не изменял, кроме подключения сегментов индикатора. В итоге получилось следующее:
Схема управления
Схема силовой части
Плавный пуск обеспечил программно, плавным возрастанием коэффициента заполнения ШИМ. Прошивка доступна ТУТ.
Результатом миниатюризации схемы стал вот такой «бутерброд»:
Полностью исключить изменения штатной проводки авто не удалось. В колодке необходимо обеспечить надежное соединение с «массой».
На фото в верхней части разъема (второй сверху) виден контакт. В штатном включении не используется, поэтому всегда можно установить обратно штатный переключатель.
В итоге, получилось так:
Схема установлена в авто и проходит тестовую эксплуатацию. MOSFET греется, но за 25 минут непрерывной работы с максимальным заполнением ШИМ нагреть его выше 50 градусов не вышло. Дальнейшее покажет только практика. Описание первых тестов на авто доступны по этой ссылке.
www.drive2.ru
Схема подключения регулятора скорости вентилятора
Нередко в домашнем хозяйстве требуется установка регулятора скорости вращения вентилятора. Сразу следует отметить, что обычный диммер для регулировки яркости освещения не подойдет для вентилятора. Современному электродвигателю, особенно асинхронному, важно иметь на входе правильной формы синусоиду, но обычные диммеры для освещения искажают ее довольно сильно. Для эффективной и правильной организации регулировки скорости вентиляторов необходимо:
- Использовать специальные регуляторы, предназначенные для вентиляторов.
- Учитывайте, что эффективно и безопасно регулировке поддаются только специальные модели асинхронных электромоторов, поэтому перед покупкой узнавайте из технических характеристик о возможности регулировки числа оборотов методом понижения напряжения.
Способы регулировки скорости вращения бытовых вентиляторов
Существует достаточно много различных способов регулировки частоты вращения вентилятора, но практически применяются в домашних условиях только два из них. В любом случае Вы сможете только понизить число оборотов вращения двигателя только ниже максимально возможной по паспорту к устройству.
Разогнать электродвигатель возможно только с использованием частотного регулятора, но он не применяется в быту, потому что у него высокая как собственная стоимость, так и цена на услугу по его установке и наладке. Все это делают использование частотного регулятора не рациональным в домашних условиях.
К одному регулятору допускается подключение нескольких вентиляторов, если только их суммарная мощность не будет превышать величину номинального тока регулятора. Учитывайте при выборе регулятора, что пусковой ток электродвигателя в несколько раз выше рабочего.
Способы регулировки вентиляторов в быту:
- С использованием симисторного регулятора скорости вентилятора- это самый распространенный способ, позволяющий постепенно увеличивать или уменьшать скорость вращения в пределах от 0 до 100 %.
- Если электродвигатель вентилятора на 220 Вольт оборудован термозащитой (защитой от перегрева), тогда для управления оборотами применяется тиристорный регулятор.
- Наиболее эффективным методом регулировки скорости вращения электродвигателя является применение моторов с несколькими выводами обмоток. Но многоскоростные электродвигатели в бытовых вентиляторах Я пока не встречал. Но В интернете можно найти схемы подключения для них.
Очень часто электродвигатель гудит на низких оборотах при использовании первых двух методов регулировки- старайтесь не эксплуатировать долго вентилятор в таком режиме. Если снять крышку, то при помощи находящегося под ней специального регулятора, Вы сможете, его вращая, установить нижний предел частоты вращения мотора.
Схема подключения симисторного или тиристорного регулятора скорости вентилятора
Практически во всех регуляторах стоят внутри плавкие ставки, защищающие их от токов перегрузки или короткого замыкания, при возникновении которых она перегорает. Для восстановления работоспособности необходимо будет заменить или отремонтировать плавкую ставку.
Подключается регулятор довольно просто, как обычный выключатель. На первый контакт (с изображением стрелки) подключается фаза от электропроводки квартиры. На второй (с изображением стрелки в обратном направлении) при необходимости подключается прямой вывод фазы без регулировки. Он используется для включения, например дополнительно освещения при включении вентилятора. На пятый контакт (с изображением наклонной стрелки и синусоиды) подключается фаза, отходящая на вентилятор. При использовании такой схемы необходимо использовать для подключения распределительную коробку, с которой Ноль и при необходимости Земля заводятся напрямую на вентилятор, минуя сам регулятор, для подключения которого понадобится всего-то 2 провода.
Но если распределительная коробка электропроводки находится далеко, а сам регулятор стоит рядом с вентилятором, тогда рекомендую использовать вторую схему. На регулятор приходит кабель электропитания, а затем с него уходит сразу на вентилятор. Фазные провода подключаются аналогично. А 2 нуля садятся на контакты № 3 и № 4 в любой последовательности.
Подключение регулятора скорости вращения вентилятора довольно просто сделать и своими руками, не вызывая специалистов. Обязательно изучите и всегда соблюдайте правила электробезопасности- работайте только на обесточенном участке электропроводки.
jelektro.ru
Сообщества › Электронные Поделки › Блог › Контроллер вентиляторов с регулировкой оборотов и плавным пуском своими руками.
Добрый день!
Хочу рассказать о том как я делал контроллер вентиляторов для своей машины.
Первым делом расскажу предысторию данной схемы. У меня в машине с завода стоит вязкомуфта, но после установки не родного двигателя она не влезла. Пришлось ставить электро вентилятор и выбор пал на сдвоенные вентиляторы от нивы. Подключил я их через реле и датчик ТМ-108. Однако довольно быстро появился ряд проблем с этим всем:
1) Датчик температуры отказался работать.
Я его поменял, но через месяц он опять вышел из строя. А замена датчика у меня та еще песня так как стоит он в патрубке и что бы его поменять надо снять патрубок те слить ОЖ, а для этого снять защиту ДВС и пыльник. В общем я плюнул и поставил кнопку в салоне. Но ездить с кнопкой как вы понимаете так себе удовольствие.
2) Вторым слабым звеном стало реле. За год я их поменял уже пять штук. не выдерживают( Надо конечно было два реле поставить на каждый вентилятор отдельное реле ) Но дело в том что схема с реле мне не нравилась в принципе. И дело тут в следующем пункте.
3) Шум. Вентиляторы от нивы адски шумят. Я уже ниву в потоке угадываю по звуку вентиляторов. А однажды я приехал на заправку. заправщик долго смотрел на машину, а потом состоялся диалог:
Заправщик: У тебя вентиляторы от нивы что ли.
Я: Да.
Заправщик: А понятно.
При этом машину спереди он не видел, угадал по звуку.
4) И последнее. При включении вентилятора свет притухает, даже обороты у двигателя падают чуть чуть. Пусковой ток у них огромный. Соответственно необходим как минимум плавный пуск.
В общем думал я думал что со всем этим делать и надумал. Нужен контроллер который будет управлять работой вентиляторов. Функционал контроллер должен быть следующий:
1) возможность быстрой и простой настройки под любые вентиляторы и датчик (Bluetooth и мобильное приложение или USB и Win приложение на ноут ?)
2) работа с любыми датчиками
3) работа с любыми вентиляторами, те запас по мощности
4) плавная регулировка оборотов вентилятора
5) отсутствие механических контактов в цепи вентилятора.
Мозг контроллера — микро контролер
Очевидно, что без микроконтроллера тут не обойтись. Выбор пал на stm32f103 просто потому, что отладочные платы с ним у меня были в наличии и кроме того я знаком только с stm32. AVR с PICами обошли меня стороной, а ардуино… слишком скучно оно.
Фото 1. stm32f103 Board
Про программирование микроконтроллера рассказывать не буду. Слишком большая тема. Посоветую только видео уроки по которым учился я.
Сразу скажу, что в будущем планирую переделать схему под stm32f030 так как этот чип больше подходит для данной задачи.
Силовая часть схемы
Следующий момент это выбор силовых ключей, очевидно что единственный вариант это мощные КМОП транзисторы. Они бывают n-канальные и p-канальные. Причем n-канальные всегда мощнее процентов на 20-30. Это связано с технологией изготовления и от этого никуда не деться. Самый простой способ использования полевых транзисторов это n-канальный транзистор в нижнем плече, а p-канальный в верхнем плече. Те получается, что т.к. n-канальные полевики мощнее, то нужно сделать схему нижнего плеча и все будет отлично. Но, внимание на рисунок.
Фото 2. различия верхнего и нижнего плеча.
Как видно из рисунка в схеме нижнего плеча плюс всегда подключен к нагрузке а коммутация происходит подключением массы. Меня это не устраивало совершенно. Тянуть постоянный плюс от аккумулятора на вентиляторы неправильная затея по моему мнению. А брать плюс главного реле или замка зажигания идея еще хуже так как опять будут проблемы с нагрузкой на реле или контактную группу. Использовать же p-канальные полевики все же не хотелось ибо предельные токи у них ощутимо меньше.
Такими размышлениями я пришел к поиску схемы включения n-канального полевика в верхнем плече. Все оказалось довольно просто и придумано до нас (что в общем-то не удивительно) и так драйвер n-канального полевика верхнего плеча: IR2117:
Фото 3. Типовое подключение верхнего плеча с полевым транзистором — Ir2117
Данный драйвер осуществляет накачку напряжения на затворе транзистора до примерно 30 вольт таким образом напряжение ЗИ получается равным 15 В что соответствует полному открытия транзистора.
Однако не все так просто как кажется. Дело в том, что накачка напряжения осуществляется за счет заряда запасенного в бутстрапном конденсаторе. Но этот конденсатор нужно еще и заряжать. Те данная схема работает только в импульсном режиме. В моменты отсутствия сигнала заряжается бутстрапная емкость. Мои эксперименты показали, что при питании от 12-13 В максимальная скважность равна 70%. Те с помощью данной схемы мы не можем разогнать вентиляторы более чем на 70% максимальной скорости. Это разумеется не приемлемо.
Дальнейшее гугление привело меня к схеме накачки бутстрапной емкости с помощью таймера n555. Данная схема составлена инженерами компании IR. Использовать ее непосредственно конечно не стоит, во первых драйвер у нас другой да и зачем нам внешний таймер когда у нас есть микроконтроллер.
Фото 4. Схема накачки бутстрапной емкости с помощью внешнего таймера.
Входная цепь сигнала датчика температуры
Последней задачей была обработка датчика температуры.
Типичная зависимость сопротивления резистивного датчика от температуры выглядит примерно так:
Фото 5. Зависимость сопротивления резистивного датчика от температуры.
Для управления вентиляторами нам не нужно измерять температуры меньше градусов 70, но в то же время они занимают большую часть диапазона датчика. Соответственно если подключать датчик к АЦП через резистивную цепочку, точность измерения температуры будет мала и добиться плавного регулирования оборотов будет проблематично. Поэтому было решено использовать дифференциальный усилитель на ОУ. Причем на не инвертирующем входе задать напряжение соответствующее нужной минимальной температуре измерения. И подобрать коэффициент усиления такой, что бы при максимальной температуре на выходе ОУ было опорное напряжение АЦП. Такая схема позволяет отбросить ненужный диапазон измерений. Конечно для обеспечения универсальности схемы диапазон придется расширить однако точность при этом все равно на порядок больше.
Схема
Ну вводная часть закончена перейдем к слайдам )
Полный размер
Фото 6. Схема устройства.
Вот такая схема у меня получилась в итоге. Здесь два канала ШИМ управляемых от одного датчика. В данной схеме не отображена
www.drive2.ru
Регуляторы скорости вращения вентиляторов
Способы регулирования скорости вращения вентиляторных двигателей
Ступенчатые регуляторы частоты вращения с использованием автотрансформаторов
Тиристорные (симисторные) регуляторы скорости вращения
Электронный автотрансформатор
Сравнение регуляторов частоты вращения вентилятора
Способы регулирования скорости вращения вентиляторных двигателей
При использовании вентиляторов часто возникает необходимость регулирования частоты вращения. В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума, настроить необходимую производительность притока или вытяжки.
На настоящий момент широко распространены способы регулирования частоты вращения при помощи изменения электрических параметров питания вентилятора:
- изменение напряжения питания двигателя;
- изменение частоты питающего напряжения.
Регулирование напряжением осуществляется понижением питающего напряжения вентилятора. Преимуществом регулирования частоты вращения вентилятора изменением напряжения питания в относительно невысокой стоимости устройств, работающих по такому принципу. Известны следующие виды устройств для регулирования оборотов вентилятора при помощи понижения напряжения питания:
- Ступенчатые регуляторы частоты вращения с использованием автотрансформаторов;
- Тиристорные регуляторы скорости вращения;
- Электронные автотрансформаторы.
Регулирование скорости понижением напряжения связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя. При этом обязательно выделяется энергия скольжения — из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя. 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.
Регулирование вентилятора частотой питающего тока возможно осуществить при помощи частотного привода. У частотных приводов много преимуществ, но есть один существенный недостаток – их цена. Кроме того, они громоздки. Используемые в быту и для коммерческого использования вентиляторы обычно имеют невысокую цену. Вряд ли покупатель бытового вентилятора согласиться приобрести для него регулятор стоимостью, в десятки раз превышающую стоимость самого вентилятора. Поэтому в этой статье мы частотные приводы рассматривать не будем.
Ступенчатые регуляторы частоты вращения с использованием автотрансформаторов
Работа ступенчатых регуляторов скорости основана на использовании автотрансформаторов. Управление данными регуляторами осуществляется путем ступенчатого изменения напряжения питания. Регулирование скорости осуществляется вручную. Автотрансформатор — это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков.
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.
К преимуществам использования ступенчатых автотрансформаторов можно отнести чистую синусоиду на выходе и высокую перегрузочную способность. К недостаткам большую массу и габариты.
Примером регулятора частоты вращения со встроенным ступенчатым автотрансформатором является O’Erre RG 5 AR (на изображении выше). Данный регулятор позволяет включать вентилятор на 5-ти различных скоростях. Регулятор частоты вращения O’Erre RG 5 AR может управлять реверсивными вентиляторами. Также на него можно завести управление светом. Максимальная мощность подключаемого вентилятора 80 Вт. Регулятор RG 5 AR оснащен плавким предохранителем с номиналом 2 А-220 В.
Тиристорные (симисторные) регуляторы скорости вращения
В тиристорных регуляторах вращения используют принцип фазового управления, когда изменяется момент включения тиристоров относительно перехода сетевого напряжения через ноль. Для простоты обычно говорят, что изменяется выходное напряжение.
В данной схеме используются ключи — два тиристора, включённых встречно-параллельно (напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения) другими словами 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.
Есть 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.
Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки — ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов (так называемые диммеры), однако для управления двигателями регуляторы модифицируют из-за особенностей индуктивной нагрузки:
- Установлен нижний порог напряжения подаваемого на двигатель вентилятора
- Мощность симистора выбирается так, чтобы его максимальный рабочий ток превышал рабочий ток вентилятора не менее, чем в 4 раза (при резистивной нагрузке в 2 А достаточно взять симистор также на 2 А).
- Предохранитель подбирается исходя из мощности электродвигателя (обычно максимальный ток предохранителя должен быть на 20% больше рабочего тока двигателя).
- Для более правильного формирования синусоиды установлен дополнительный фазосдвигающий демпфирующий конденсатор.
- Для уменьшения сетевых помех используется дополнительный конденсатор помехоподавления
К достоинствам тиристорных регуляторов можно отнести их малую стоимость, низкую массу и размеры. К недостаткам — использование для двигателей небольшой мощности, при работе возможен шум, треск, рывки двигателя, при использовании симисторов на двигатель попадает постоянное напряжение.
Тиристорные (симисторные) регуляторы частоты вращения применяются с вентиляторами, имеющими однофазные двигатели со встроенной автоматической термозащитой. Электродвигатель должен быть спроектирован для работы с регуляторами подобного типа.
Примером симисторого регулятора частоты вращения вентилятора служит Soler & Palau Reb-1N. Этот регулятор выпускается как для скрытой установки в стандартный подрозетник, так и для открытого монтажа. Регулятор имеет встроенный плавкий предохранитель. Возможна регулировка минимальной скорости вентилятора. Включение/выключение через колесо регулировки. Максимальная мощность подключаемого вентилятора 220 Вт.
Электронный автотрансформатор
Электронный автотрансформатор – это транзисторный регулятор напряжения. 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 заключаются в его небольших габаритах и массе, невысокой стоимости, чистой синусоиде на выходе и отсутствием гула на низких оборотах.
Недостатком можно назвать небольшое расстояние от прибора до двигателя не более 5 метров (этот недостаток устраняется при использовании дистанционного регулятора).
Электронный автотрансформатор SB033 выполнен для установки на DIN-рейку. Регулятор имеет регулировку минимальной скорости вращения вентилятора. Работой регулятора можно управлять сигналом 0-10 В. Регулятор SB033 имеет реле статуса работы регулятора для подключения привода воздушной заслонки или калорифера. Светодиод на передней панели отображает статус работы или ошибки регулятора. Возможно подключение к SB033 ручки управления, которая устанавливается в стандартный подрозетник.
Сравнение регуляторов частоты вращения вентилятора
|
Наименование |
O’Erre RG 5 AR |
Soler & Palau Reb-1N |
SB033 |
|
Принцип работы |
Ступенчатый автотрансформатор |
Симисторный регулятор |
Электронный автотрансформатор |
|
Регулировка оборотов |
5 скоростей |
Плавная |
Плавная |
|
Мощность, Вт |
80 |
220 |
220 |
|
Синусоида |
чистая |
рваная |
чистая |
|
Способ установки |
Открытая |
Скрытая/открытая |
На DIN-рейку |
|
Подключаемый вентилятор |
Любой асинхронный |
Асинхронный, со встроенной термозащитой, должен быть спроектирован для работы с симисторными регуляторами |
Любой асинхронный |
|
Дополнительные возможности |
Возможно подключение реверсивного вентилятора, возможность включения света |
Регулировка минимальных оборотов, вкл/выкл через колесо регулировки оборотов |
Возможность управления 0-10 В, реле статуса работы, светодиодная индикация статусов работы и ошибок, возможно подключения ручки управления для установки в стандартный подрозетник |
|
Достоинства |
Высокая перегрузочная способность, возможность подключать несколько вентиляторов к одному регулятору |
Малая стоимость, малый размер |
Малый размер, экономичная работа, наибольшая долговечность вентилятора при использовании с электронным автотрансформатором по сравнению с другими регуляторами |
|
Недостатки |
При регулировании греется – отсюда потери электричества на нагрев |
Шум на малых оборотах |
Источник: teplo-spb.ru
Ключевые слова: регуляторы частоты вращения вентилятора, вентиляторы
teplo-spb.ru
как подключить ступенчатый и симисторный прибор своими руками на 220 и 380 В?
Вентиляторы широко используются в разных сферах человеческой деятельности. Приборы можно встретить в жилых и общественных помещениях, с их помощью происходит охлаждение компьютеров и ноутбуков, их устанавливают в вытяжные и приточно-вытяжные вентиляционные установки и системы кондиционирования. Однако работа прибора на полную мощность не всегда нужна и целесообразна. Поэтому для ограничения частоты вращения лопастей используют специальные устройства – регуляторы скорости вентиляторов.
Технические характеристики
Регулятором скорости вентилятора называют небольшой прибор, способный снижать или увеличивать обороты вращения рабочего вала. Контроллеры подключаются к вентиляторам по определённой схеме и управляются при помощи ручного метода либо автоматики. Автоматические модели тесно взаимосвязаны с другими устройствами вентиляционной установки, например, с датчиками, определяющими температуру, давление, движение, а также с фотодатчиками и приборами, определяющими влажность. Данные с этих приборов передаются на контроллер, который на их основании выбирает подходящий скоростной режим.
Механические модели управляются вручную. Регулирование скорости вращения осуществляется при помощи колёсика, установленного на корпусе прибора. Нередко контроллеры монтируются в стену по принципу выключателя, что делает их использование удобным, и позволяют в любой момент плавно изменить количество оборотов. Приборы выпускаются в большом диапазоне мощности и способны работать от напряжения как 220, так и 380 В.
Принцип работы и предназначение
Во время постоянной работы вентилятора на максимальных оборотах, ресурс прибора исчерпывается достаточно быстро. В результате мощность устройства заметно снижается, а прибор выходит из строя. Это обусловлено тем, что многие детали не способны выдерживать такой ритм, из-за чего они быстро изнашиваются и ломаются. Чтобы ограничить скорость вращения лопастей и увеличить срок службы вентилятора, в вентиляционную установку встраивают контроллер скорости.
Помимо сбережения рабочего ресурса, контроллеры выполняют важную функцию по снижению шума от работающих вентиляционных систем. Так, в офисных помещениях, где наблюдается большое скопление оргтехники, уровень шума может достигать 50 ДБ, что обусловлено одновременным функционированием нескольких устройств, вентиляторы которых работают на максимальных оборотах. В таких условиях человеку сложно настроиться на рабочий лад и сосредоточиться.
Выходом из сложившейся ситуации является оснащение вентиляционных установок регуляторами скорости. Ещё одним веским аргументом в пользу использования регуляторов является экономный расход электроэнергии. В результате уменьшения количества оборотов и снижения общей мощности вентилятор начинает потреблять меньше энергии, что положительно сказывается на бюджете.
Принцип действия контроллера заключается в изменении напряжения, которое подаётся на обмотку двигателя вентилятора. Существуют более дорогостоящие модели, способные регулировать скорость вращения посредством изменения частоты тока. Однако стоимость таких изделий зачастую превышает стоимость самого вентилятора, из-за чего их установка является нецелесообразной.
Сфера применения
Контроллеры скорости вращения применяются практически везде, где есть вентиляционные установки. Регуляторы незаменимы при обустройстве вентсистем спортивных залов, офисов и кафе. Нередко такие устройства можно встретить в индивидуальных системах климат-контроля. Кондиционеры, работающие на обогрев помещений, также оборудованы контроллерами – мощными трансформаторными приборами, способными регулировать частоту вращения крыльчатки.
Однако самым распространённым вариантом установки контроллера являются компьютеры и ноутбуки. Регуляторы способны значительно снижать уровень шума вентиляторов и часто оснащены дополнительными функциями, такими как подсветка, температурный датчик и звуковой сигнал аварийного отключения. Некоторые модели оборудованы дисплеем.
Контроллеры для компьютерных вентиляторов носят название реобас и способны обслуживать сразу по несколько вентиляторов.
Разновидности
Регуляторы ограничения скорости вентилятора бывают нескольких видов.
Ступенчатые модели с применением автотрансформатора
Суть работы этого прибора заключается в том, что обмотка прибора разветвлена, поэтому в процессе подключения к ответвлениям вентилятор получает несколько пониженное напряжение. При помощи специального переключателя тот или иной вентилятор подключается к нужному участку обмотки, а скорость его вращения падает. Синхронно с этим снижается потребление электричества, что приводит к общей экономии ресурса.
Регулировка прибора осуществляется при помощи специальной ручки, оснащённой ступенчатой шкалой, имеющей 5 положений. Достоинствами моделей является их надёжность и долгий срок службы. К недостаткам относят довольно габаритный блок управления, что не всегда удобно при размещении устройства в ограниченных пространствах, а также невозможность плавного переключения. Однако при подключении датчиков температуры и таймера переключение скоростей вращения можно автоматизировать.
Автотрансформаторы с электронным управлением
Суть работы таких устройств несколько отличается от принципа действия предыдущих моделей. Прибор оснащён транзисторной схемой и способен модулировать импульсы, плавно изменяя при этом напряжение. Сила напряжения напрямую зависит от частоты импульсов и пауз между ними. Так, при коротких импульсах и длинных паузах напряжение будет намного ниже, чем при длинных импульсах и коротких паузах.
Преимуществами данного контроллера являются небольшие размеры и комфортная стоимость. К недостаткам относят короткую длину соединяющего кабеля. Это вызывает необходимость отдельного расположения блока от ручки управления и его размещения поближе к вентилятору. Электронные модели используются на крупных производствах в сочетании с мощными вентиляционными установками. Они устойчивы к перегрузкам и способны к непрерывной работе в течение длительного времени.
Симисторный (тиристорный) контроллер
Данный вид регуляторов является самым распространённым. Прибор используется для подключения к однофазному вентилятору переменного тока, однако, может работать и с постоянным. При работе прибора каждый из тиристоров понижает выходное напряжение, уменьшая тем самым количество оборотов в минуту. Плюсами устройств является низкая стоимость, небольшой вес и возможность убавления числа оборотов практически до нуля.
К недостаткам относят вероятность появления искр на обмотке, короткий срок службы и ограничения по мощности нагрузки.
Как подключить?
Выполнить подключение контроллера скорости к вентилятору можно своими руками. Для этого необходимо внимательно прочитать инструкцию и соблюдать ряд мер безопасности при работе с электроприборами. В зависимости от вида конструкции и вида обслуживаемых вентиляторов, контроллеры могут быть установлены на стене, внутри стены, внутри вентустановки или в отдельно стоящем шкафу системы «умный дом». Настенный и внутристенный регуляторы закрепляются при помощи шурупов или дюбелей, в зависимости от габаритов и веса устройства. Крепёжные элементы обычно входят в комплект наряду со схемой подключения прибора.
Схемы подключения у моделей могут отличаться, однако, общие закономерности и последовательность выполнения действий всё же есть. Вначале контроллер нужно подключить к кабелю, подающему ток на вентилятор. Основной целью данного этапа является разделение проводов «фаза», «ноль» и «земля». Затем выполняют подсоединение проводов к входным и выходным клеммам. Главное при этом — не перепутать провода местами и выполнить подключение согласно инструкции. Кроме того, следует проконтролировать, чтобы размер сечения кабеля питания и соединения соответствовал максимально разрешённому напряжению подключаемого устройства.
При подключении регулятора скорости к вентиляторам ноутбука напряжением 12 вольт необходимо выяснить предельно допустимые температуры деталей устройства. Иначе можно лишиться компьютера, у которого от перегрева выйдут из строя процессор, материнская плата и графическая карта. При подключении контроллера к оргтехнике необходимо также строго следовать инструкции. При необходимости подключения сразу нескольких вентиляторов лучше приобрести многоканальный регулятор, так как некоторые модели способны обслуживать до четырёх вентиляторов одновременно.
Регуляторы скорости вентиляторов являются важным многофункциональными устройством. Они защищают технику от перегрева, продлевают срок эксплуатации электрических двигателей вентиляторов, экономят электроэнергию и существенно понижают уровень шума в помещениях. Благодаря своей эффективности и практичности приборы обретают всё большую популярность и растущий потребительский спрос.
О том, как своими руками сделать регулятор скорости вентилятора, смотрите далее.
stroy-podskazka.ru
