Типы регуляторов оборотов с поддержанием мощности: коллекторный и асинхронный двигатели и варианты регулировки. Регулятор оборотов асинхронного двигателя.

Двигатель
Регулятор оборотов асинхронного двигателя - Содержание / Contents Синхронный электродвигатель Проверка двигателя стиральной машины и определение назначение выводов Устройство системы Частотное регулирование

Это лучший метод управления скоростью двигателя с независимым возбуждением. Скорость прямо пропорциональна напряжению, подаваемому на якорь. Механические элементы не меняют своего наклона, но движутся параллельно друг другу. Схема якоря требует подключения якоря к источнику переменного напряжения.

Содержание

Способы регулировки оборотов вращения асинхронных двигателей

Двигатели переменного тока нашли широкое применение в различных областях нашей жизни, в подъемниках, машинах и измерительных приборах. Они используются для преобразования электрической энергии из сети в механическую энергию вращающегося вала. Наиболее часто используются асинхронные кондиционеры. В них частоты ротора и статора различны. Между этими активными элементами имеется воздушный зазор.

И статор, и ротор имеют жесткий сердечник из электротехнической стали (наборного типа, пластинчатого типа), выполняющий роль магнитопровода, и обмотку, размещенную в конструктивных пазах сердечника. Способ расположения обмотки ротора является основным критерием для классификации этих машин.

Двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКР)

Здесь используются обмотки в виде алюминиевых, медных или латунных стержней, которые вставляются в пазы сердечника и закрываются с обеих сторон шайбами (кольцами). Соединение этих элементов зависит от номинальной мощности двигателя: при небольших значениях диски и прутки отливаются вместе, при больших значениях они изготавливаются отдельно, а затем свариваются вместе. Обмотка статора соединяется треугольником или звездой.

Двигатели с фазным ротором

Трехфазная обмотка ротора подключается к сети через контактные кольца на главном валу и щетки. За основу взято соединение «звезда». На следующем рисунке показана типичная конструкция такого двигателя.

Изготовление самодельных реле

Самостоятельно собрать регулятор скорости для 12-вольтового электродвигателя несложно. Для решения этой задачи необходимы следующие элементы:

  • Проволочные резисторы.
  • Соединительные провода.
  • Многофункциональная распределительная коробка и реле.

Использование проволочных резисторов позволяет изменять напряжение питания и, соответственно, скорость вращения двигателя. Регулятор обеспечивает постепенное ускорение двигателя, имеет простую конструкцию и может быть построен неопытными радиолюбителями. Простейшие импровизированные шаговые регуляторы можно использовать для асинхронных и контактных двигателей.

Принцип работы импровизированного инвертора:

  1. Ток от сети подается на конденсатор.
  2. Используемый конденсатор полностью заряжен.
  3. Конденсатор полностью заряжен.
  4. Электрод тиристора, соединенный с положительным контактом конденсатора, получает заряд.
  5. Происходит передача нагрузки напряжения.
  6. Второй полупроводник открыт.
  7. Тиристор передает заряд, полученный от конденсатора.
  8. Конденсатор полностью разряжается, и полуцикл повторяется.

В прошлом наиболее распространенными были механические регуляторы переменного размера или зубчатые регуляторы. Однако они были не очень надежными и часто ломались.

Самодельные электронные регуляторы зарекомендовали себя как очень надежные. Они работают со ступенчатым или неступенчатым регулированием напряжения, долговечны, надежны, компактны и могут быть точно настроены.

Добавляя симисторы и подобные компоненты в электронные схемы управления, можно равномерно изменять выходное напряжение, чтобы двигатель правильно нарастал и постепенно достигал максимальной мощности.

Принцип работы и число оборотов асинхронных двигателей

Рассмотрим эту проблему на примере ADCP, наиболее распространенного электродвигателя конвейерного и технологического оборудования. Сетевое напряжение подается на обмотку статора, которая имеет геометрический сдвиг на 120° в каждой из трех фаз. При подаче напряжения создается магнитное поле, которое индуцирует ЭДС и ток в обмотках ротора. Последнее вызывает электромагнитные силы, которые заставляют ротор вращаться. Другой причиной, по которой все это происходит, а именно индукция ЭЭД, является разница в скорости между статором и ротором.

Одним из наиболее важных свойств ADCP является скорость, которая может быть рассчитана с помощью следующей зависимости:

n = 60f/p, об/мин

где f — частота сетевого напряжения, Гц, а p — число пар полюсов в статоре.

Все технические данные находятся на металлической пластине, прикрепленной к корпусу. Однако если он по каким-то причинам отсутствует, количество оборотов необходимо определить вручную с помощью косвенных показателей. Обычно используются три основных метода:

  • Расчет количества витков. Определенное значение сравнивается с действующими стандартами для 220 В и 380 В (см. таблицу ниже),

  • Расчет количества витков с учетом шага обмоток. Используемая формула выглядит следующим образом:

Где 2p — число полюсов, Z1 — число пазов в сердечнике статора, а y — эффективный шаг обмотки.

Типичные значения скорости:

  • Расчет количества полюсов на сердечник статора. Используются математические формулы, учитывающие геометрические параметры изделия:

2p = 0,35Z1b/h или 2p = 0,5Di/h,

где 2p — число полюсов, Z1 — число пазов в статоре, b — ширина зуба, см, h — высота спинки, см, Di — внутренний диаметр, образованный зубьями сердечника, см.

Затем на основании полученных данных и магнитной индукции определяется скорость вращения и сравнивается с паспортными данными двигателя.

Регулятор мощности на полевом транзисторе с управлением N/C + устройство для питания 110 вольт от 220 вольт…. Привет всем датагорийцам и посетителям Датагории! Вот схема простой и легкой установки….

Виды двигателей и принцип работы

Двигатели можно разделить на три типа: Коллекторные двигатели, асинхронные двигатели и бескоммутационные двигатели. В большинстве электроинструментов используется первый тип. Этот двигатель имеет довольно компактные размеры. Его мощность намного выше, чем у асинхронного двигателя, а цена довольно низкая. Асинхронные двигатели в основном используются в металлообрабатывающей промышленности, а также широко применяются в угольных шахтах. Реже они встречаются в домашних хозяйствах.

Бескоммутационный двигатель используется, когда требуется высокая скорость, точное позиционирование и малые размеры. Например, в медицинской технике и в строительстве авиамоделей. Принцип работы довольно прост. Когда прямоугольная рамка с осью вращения помещается между положительными полюсами постоянного магнита, она начинает вращаться. Направление зависит от направления тока в рамке. Этот тип содержит якорь и статор. Якорь вращается, а статор останавливается. Обычно в арматуре не один кадр, а 4,5 и более.

Асинхронный двигатель работает по другому принципу. Воздействие переменного магнитного поля на катушки статора заставляет его вращаться. Если вы изучали курс физики, то знаете, что вокруг проводника, находящегося под током, создается своего рода магнитное поле, которое заставляет ротор вращаться.

Принцип работы бескоммутационного типа основан на включении обмоток таким образом, чтобы магнитные поля статора и ротора были ортогональны друг другу, а крутящий момент регулируется специальным драйвером.

На рисунке хорошо видно, что для перемещения ротора необходимо произвести необходимые переключения, но при этом невозможно регулировать скорость. Однако двигатель без коммутатора может развивать скорость очень быстро.

Устройство коллекторного двигателя

Двигатель с коммутатором состоит из статора и ротора. Ротор — это часть, которая

ротор и статор неподвижны. Другой частью электродвигателя являются графитовые щетки, через которые протекает ток в якоре. В зависимости от устройства могут присутствовать датчики Холла для обеспечения плавного пуска и регулирования скорости. Чем выше приложенное напряжение, тем выше скорость. Этот тип может работать как с переменным, так и с постоянным током.

Исходя из классификации, коллекторы можно разделить на те, которые работают на переменном токе, и те, которые работают на постоянном токе. Их также можно классифицировать по типу возбуждения обмотки: Двигатели с параллельным возбуждением, двигатели с последовательным возбуждением и двигатели со смешанным возбуждением (параллельно-последовательное возбуждение).

Типы регулировки

Существует несколько вариантов управления скоростью. Ниже перечислены наиболее важные из них:

  • Блок питания с регулируемым выходным напряжением.
  • Агрегаты заводской сборки, которые изначально оснащены электродвигателем.
  • Регуляторы с кнопочным управлением и стандартные регуляторы, которые просто ограничивают напряжение.

Недостатком этого типа регулирования является то, что при уменьшении или увеличении напряжения мощность также уменьшается. Для некоторых электроинструментов это приемлемо, но опыт показывает, что в большинстве случаев это неприемлемо, так как мощность резко снижается, а вместе с ней и производительность.

Лучше всего использовать симисторный или тиристорный регулятор. Он не только не снижает мощность при падении напряжения, но и обеспечивает более плавный запуск и лучший контроль скорости. Кроме того, вы можете собрать схему самостоятельно. Ниже показан регулятор скорости с сохранением мощности. Схема основана на симисторе BTA 41 на 800 В.

Все номинальные значения электрических компонентов показаны на рисунке. После сборки схема работает достаточно стабильно и обеспечивает плавное управление коллекторным двигателем. Мощность не снижается при падении выходного напряжения, что является большим преимуществом.

При желании можно собрать регулятор оборотов коллекторного двигателя на 220 вольт своими руками. Эта схема основана на симисторе BTA26-600, который сначала необходимо установить в теплоотвод, так как этот компонент довольно сильно нагревается под нагрузкой.

Готовый контур может быть подключен к электродвигателю, мощность которого не превышает 4 кВт.

Схема построена следующим образом.

Он успешно справится с адаптацией электроинструментов, таких как дрели, шлифовальные машины, циркулярные пилы, лобзики. При желании схему можно использовать как регулятор мощности для нагревательных элементов, обогревателей и как диммер. К недостаткам можно отнести то, что мощность устройств, работающих на постоянном токе, нельзя регулировать.

В настоящее время на рынке представлен широкий спектр частотных регуляторов и преобразователей для асинхронных двигателей. Однако для бытового подъемного или технологического оборудования можно разработать и установить микросхему на основе тиристоров или мощных транзисторов.

↑ Трансформатор

Я использовал маленький 220/6 вольт, 100 мА. Я также «упаковал» его в каркас из листового металла, чтобы облегчить установку. Материалом для каркаса послужил старый футляр от CD Rom и немного проволоки для шампанского (в технических терминах: мюзле).

↑ Печатная плата

Чтобы сделать доску, я сначала вырезал картонный шаблон, чтобы не ошибиться с размером, а затем подгонял готовую доску напильником:

Я нарисовал доску вручную с помощью цапонлака в соответствии с шаблоном, после того как сделал точки в местах будущих отверстий с помощью импровизированного сверла.

Трафарет дорожек платы

Кернер самодельный, 1шт

Плата после кернения

Я нарисовал полосы с помощью «разрывной пружины», сделанной из пипетки от биро, очень удобно (она не ломается, как стеклянная пипетка). Я «запекаю» готовые изделия с помощью газовой горелки: экспериментальным путем я обнаружил, что такой шок сушки делает мой японолак «дубоватым», что подходит для метода гравировки, описанного ниже. Процесс «выпечки»:

Плата другая, но принцип тот же

Важно: Если в процессе «запекания» на медь попали отпечатки пальцев/грязь, они останутся на гравируемой пластине. По этой причине я заклеиваю заготовку из текстолита скотчем на время резки/токарной обработки и не снимаю его до тех пор, пока не нанесу разметку.

↑ Травление

Рекомендуемый метод приготовления гравировального раствора: Растворите 30 г лимонной кислоты и 5 г поваренной соли в 100 мл фармацевтической 3% перекиси водорода. Этого раствора должно быть достаточно для травления 100 см2 меди толщиной 35 мкм.

При приготовлении раствора не следует пропускать соль. Поскольку он играет роль катализатора, он практически не расходуется в процессе травления. Нет необходимости дополнительно разбавлять 3%-ную перекись, так как ее концентрация уменьшается при добавлении других компонентов.

Чем больше добавляется перекиси водорода (гидропероксида), тем быстрее идет процесс, но не переусердствуйте — раствор не хранится, то есть не используется повторно, поэтому гидропероксид просто перерасходуется. Избыток перекиси можно легко распознать по многочисленным «пузырькам» при травлении. Добавление лимонной кислоты и перекиси допустимо, но рациональнее сделать новый раствор. Источник

Почти готовая плата

Смываю лак Лужу Сверлю/впаиваю детали

Существует несколько специальных областей применения электродвигателей. В одних случаях для работы движущихся частей оборудования эффективнее применять один принцип, а в других — другой. Наиболее распространенными являются следующие конструкции:

Регулятор оборотов двигателя постоянного тока

Конструкция в принципе проста и может быть представлена в элементарной форме резистором или потенциометром (переменным резистором), соединенным последовательно в цепи двигателя.

К сожалению, двигательная активность при таком подходе весьма ограничена.

Существуют технически другие варианты интегральных схем, управляющих скоростью DPT, которые не только сохраняют КПД, но и стабилизируют скорость вращения самого вала в зависимости от нагрузки.

  • На рисунке показан генератор TL074, генерирующий треугольный импульс с частотной характеристикой 2 кГц, который используется для питания двигателя.
  • Когда нагрузка уменьшается или увеличивается, сигнал события возвращается через элементы R12,R11,VD1,C2 на клемму 14 схемы управления, которая управляет длительностью периода импульсов, подаваемых на питание двигателя.

Регулятор оборотов коллекторного двигателя 220В

Простейший регулятор скорости имеет следующий вид в случае коллекторного двигателя переменного тока 220 В:

Принцип работы основан на изменении длительности (времени существования) входящих фазных импульсов переменного тока в обмотках двигателя.

  • Параметр устанавливается ШИМ-контроллером U2008. Сигнал, поступающий с 8-го канала микросхемы, открывает тиристор Th1, чтобы на двигатель подавался ток.
  • Длительность импульса электронного тока устанавливается переменным резистором P2, сигнал которого поступает на 3-й управляющий контакт ШИМ.
  • Схема в собранном виде не требует регулировки, только небольшая подстройка в конце сборки.

Это делается следующим образом: P2 приводится в конечное положение (наименьшее сопротивление), а P1 поворачивается до тех пор, пока двигатель не достигнет максимальной скорости.

Регулятор оборотов асинхронного двигателя

Как уже было описано, скорость асинхронных двигателей регулируется путем изменения частоты каждой фазы обмотки. Количество герц уменьшается при замедлении и увеличивается при ускорении.

Сила начального импульса также важна, но длина импульса не имеет большого значения. Можно использовать эти методы отдельно, с меньшими результатами.

  • Очень простая схема, которая хорошо подходит для однофазных бытовых приборов:
  • Потенциометр R1 используется для установки смещения входного импульса тока, который, в свою очередь, включает симистор.
  • Для трехфазного двигателя все выглядит немного сложнее, поскольку подобную схему придется реализовать отдельно для каждой входной линии.

В этой схеме используются два антипараллельно соединенных тиристора (напряжение переменное, так что каждый тиристор пропускает разные полуволны напряжения) или симистор.

Асинхронный двигатель и регулятор оборотов

Схема регулировки оборотов двигателя постоянного тока 12в

Этот тип обычно используется в горнодобывающей и металлообрабатывающей промышленности. В угольных шахтах, например, для плавного пуска конвейерных лент используется пускатель APM, который содержит тиристорную схему для плавного пуска конвейера. Однофазный асинхронный двигатель также используется в автомобилях, вентиляторах отопителей, моторах стеклоочистителей и бытовых вентиляторах 220 В. В автомобиле двигатели работают от постоянного тока 12 В, но не имеют плавного пуска.

Для управления скоростью асинхронного двигателя используются так называемые преобразователи частоты. Эти преобразователи частоты позволяют резко изменить форму и частоту сигнала. Эти инверторы обычно основаны на мощных полупроводниковых транзисторах и импульсных модуляторах, а все элементы управляются ШИМ-контроллером.

Важно помнить, что чем равномернее разгоняется двигатель, тем меньше он перегружен. Это относится к редукторам, конвейерам, мощным насосам и лифтам. Ниже приведена принципиальная схема регулятора скорости асинхронного двигателя 220 В.

С помощью этой схемы можно регулировать скорость двигателей, мощность которых не превышает 1 тыс. ватт. При сборке этой схемы необходимо соблюдать некоторые тонкости:

Регуляторы оборотов с поддержанием мощности в двигателях

  • Тип соединения — дельта.
  • Требуется драйвер трехфазного моста IR2133.
  • Микроконтроллер AT90SPWM3B.
  • Для прошивки микроконтроллера требуется программатор.
  • Мощные транзисторы IRG4BC30W или эквивалент.
  • ЖК-дисплей в качестве индикатора.
  • Переходной источник питания (может быть покупным или самодельным).

Диодный мост и силовые транзисторы должны быть установлены в теплоотвод из-за сильного нагрева. Если необходимо подключить двигатель мощностью до 400 Вт, можно обойтись без датчика температуры, а для управления использовать оптопару.

Для увеличения срока службы различных типов двигателей рекомендуется использовать регуляторы скорости, которые решают целый ряд проблем.

Поэтому задача — снизить частоту, двигатель, 2,2 кВт, 380В, 2850 об/мин, звезда. Разобрал, поменял подключение на треугольник, подключил по одной фазе. Это работает. Однако желательно снизить скорость в два раза до полутора тысяч….. У меня и так достаточно номинальной мощности, снижение ее до половины меня совершенно не беспокоит…..

Как изготовить своими руками?

Существует несколько вариантов систем тюнинга. Вот один из них в деталях.

Ниже приведена схема его работы:

Первоначально это устройство предназначалось для настройки коллекторного двигателя в электромобиле. Это двигатель с напряжением питания 24 В, но эта конструкция может быть применена и к другим двигателям.

Слабым местом схемы, которое было обнаружено в ходе эксплуатационных испытаний, является ее плохая пригодность для очень высоких значений тока. Это связано с некоторым замедлением работы транзисторных элементов в схеме.

Рекомендуется, чтобы ток не превышал 70 A. В этой цепи нет защиты по току и температуре, поэтому рекомендуется установить амперметр и контролировать ток визуально. Частота переключения составляет 5 кГц и определяется конденсатором C2, емкость которого составляет 20 нф.

Рекомендуется выбрать значение R1 для обеспечения правильной работы контроллера. С выхода микросхемы управляющий импульс поступает на усилитель push-pull на транзисторах КТ815 и КТ816, а затем на транзисторы.

Печатная плата имеет размер 50×50 мм и изготовлена из односторонней стекловолоконной плиты:

На этом рисунке указаны 2 дополнительных резистора 45 Ом. Это необходимо для возможного подключения обычного компьютерного вентилятора для охлаждения устройства. Если в качестве нагрузки используется электродвигатель, цепь должна быть заблокирована блокирующим диодом (демпфером) с характеристиками, соответствующими удвоенному току нагрузки и удвоенному напряжению питания.

Эксплуатация устройства без такого диода может привести к повреждению из-за возможного перегрева. В этом случае диод должен быть установлен в теплоотвод. Для этого можно использовать металлическую пластину площадью 30 см2.

Кнопки управления должны работать таким образом, чтобы потери энергии на них были достаточно низкими. В оригинальной схеме использовался стандартный компьютерный вентилятор. Подключение осуществлялось через ограничительный резистор 100 Ом и напряжение питания 24 В.

Собранное устройство имеет следующую форму:

При монтаже силовой части (нижний рисунок) кабели должны быть подключены таким образом, чтобы в проводниках с большими токами было как можно меньше витков. В некоторых случаях может быть полезно использовать имеющееся в продаже устройство.

Мощность и нагрузка регулятора оборотов

К самодельному регулятору скорости двигателя можно подключить максимальную нагрузку в 2 кВт в соответствии с приведенной выше схемой. Если нагрузка увеличивается, заменяется главный симистор BT138/800. Если установлен симистор большего размера, рекомендуется смонтировать его вне общей платы и установить в теплоотвод, который можно сделать из куска алюминиевой полосы.

Примечательно то, что такой блок управления можно использовать не только с электродвигателями, но и с лампами. Таким образом, вы можете построить регулятор яркости ламп, дешевый и недорогой.

Подписывайтесь на мой канал Zen. Желаю всем удачи и мирного неба над головой!

Разновидности коллекторных двигателей

Существует как минимум два типа коллекторных двигателей. К первой относятся устройства с обмоткой якоря и возбудителя на статоре. Ко второй категории относятся устройства с якорем и постоянными магнитами. Также необходимо решить, для какой цели будет разработан контроллер:

  • Если требуется простое управление движением (например, вращение шлифовального или сверлильного камня), скорость должна изменяться между минимальным значением, которое не равно нулю, и максимальным значением. Приблизительное значение составляет от 1000 до 3000 оборотов в минуту. Достаточно упрощенной схемы с 1 тиристором или несколькими транзисторами.
  • Если вы хотите управлять скоростью от 0 до максимума, необходимо использовать интегрированные схемы инверторов с обратной связью и жесткими характеристиками управления. Обычно моторист-самоучка или любитель заканчивает работу с двигателем с коммутатором, обмоткой возбуждения и датчиком скорости. Этот двигатель используется в каждой современной стиральной машине и часто выходит из строя. По этой причине давайте более подробно рассмотрим принцип управления этим двигателем, изучив его конструкцию.

Для продления срока службы различных типов двигателей рекомендуется использовать регулятор скорости, который решает целый ряд проблем.

Схемы управления оборотами двигателя

Схема тиристорного регулятора

Тиристорные регуляторы скорости для двигателей постоянного тока используются для управления нагрузкой ламп накаливания и других электрических устройств. Схема управления регулирует момент открытия/закрытия тиристоров в зависимости от перехода к нулевой фазе.

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя 220в

Регулятор скорости вращения двигателя с коммутатором работает от обычного сетевого напряжения. Он используется в распространенных бытовых приборах.

Регуляторы оборотов электродвигателя

Большинство систем управления скоростью вращения двигателя основаны на тиристорных контроллерах, поскольку они просты и надежны.

Принцип работы этой схемы заключается в следующем: Конденсатор C1 заряжается до напряжения пробоя динистора D1 через переменный резистор R2, динистор пробивается и открывает симистор D2, который приводит в действие нагрузку. Напряжение на нагрузке зависит от частоты открытия D2, которая, в свою очередь, зависит от положения скольжения переменного резистора. Эта схема не имеет обратной связи, т.е. если нагрузка изменяется, скорость также изменяется и должна быть отрегулирована. Такая же система используется для управления скоростью вращения импортных отечественных экстракторов.

Поэтому задача — снизить частоту, двигатель, 2,2 кВт, 380В, 2850 об/мин, звезда. Разобрал, поменял подключение на треугольник, подключил по одной фазе. Это работает. Однако желательно снизить скорость в два раза до полутора тысяч….. У меня и так достаточно номинальной мощности, снижение ее до половины меня совершенно не беспокоит…..

Насколько я знаю, частоту можно изменить четырьмя основными способами:

Изменение напряжения (к сожалению, здесь не работает 110 В) Редуктор (это очень сложно и занимает много места) Изменение количества полюсов (в нем только три полюса, поэтому соединение обмоток невозможно) Изменение частоты сети (конечно, с преобразователями частоты, они дорогие).

Мне не нужно копировать лекции, я знаю, как пользоваться поисковой системой.

Проблема в другом… Что происходит, когда вы пропускаете ток через диод? Я имею в виду, укоротить частоту на стержне? Был ли у кого-нибудь подобный опыт?

Советы и рекомендации

Полезные советы

Если все работы по подключению и использованию регулятора оборотов двигателя стиральной машины выполняются своими руками, то при выполнении работ необходимо соблюдать следующие правила:

  • Не подключайте провода двигателя стиральной машины и сушилки, пока не установите правильное сопряжение каждого проводника.
  • Будьте осторожны при обращении с электричеством. Все провода с опасным для жизни напряжением должны быть тщательно изолированы, а корпус двигателя должен быть заземлен.
  • При первом включении рекомендуется использовать сетевой фильтр со встроенным предохранителем, который сработает в случае серьезных неисправностей в цепи.
  • При эксплуатации самодельного или приобретенного прибора не должно возникать искр, дыма или чрезмерного тепла. Такие явления могут указывать на неисправность устройства или на то, что блок управления работает при слишком высокой нагрузке.

В целом, создание самодельной машины для регулирования скорости или другого полезного устройства не должно быть слишком сложным, если правильно следовать всем рекомендациям, приведенным в этой статье.

Оцените статью