Регулятор оборотов электродвигателя необходим для плавного разгона и торможения. Широкое применение получили такие устройства в промышленности. С их помощью изменяют скорость движения лент конвейера, вращения вентиляторов. Двигатели на 12 Вольт используются в системах управления и автомобилях. Все видели переключатели, которыми изменяется скорость вращения вентилятора печки в машинах. Это один из типов регуляторов. Только он не предназначен для плавного запуска. Изменение скорости вращения происходит ступенчато.
В качестве регуляторов оборотов электродвигателей 220В и 380В используются частотные преобразователи. Это высокотехнологичные электронные устройства, которые позволяют кардинально изменить характеристики тока (форму сигнала и частоту). В их основе находятся мощные полупроводниковые транзисторы и широтно-импульсный модулятор. Вся работа прибора управляется блоком на микроконтроллере. Изменение скорости вращения ротора двигателя происходит плавно.
Поэтому частотные преобразователи используются в нагруженных механизмах. Чем медленнее разгон, тем меньшие нагрузки будет испытывать конвейер или редуктор. Все частотники оснащены несколькими степенями защиты – по току, нагрузке, напряжению и прочими. Некоторые модели частотных преобразователей питаются от однофазного напряжения (220 Вольт), делают из него трехфазное. Это позволяет подключать асинхронные моторы дома без использования сложных схем. И не потеряется мощность при работе с таким устройством.
В случае с асинхронными двигателями регуляторы оборотов необходимы для:
Схема, по которой построены частотные преобразователи, широко распространена во многих бытовых приборах. Нечто подобное можно встретить в источниках бесперебойного питания, сварочных аппаратах, стабилизаторах напряжения, блоках питания компьютеров, ноутбуков, зарядниках телефонов, блоках розжига ламп подсветки современных ЖК-телевизоров и мониторов.
Можно сделать своими руками регулятор оборотов электродвигателя, но для этого потребуется изучить все технические моменты. Конструктивно можно выделить несколько основных компонентов, а именно:
В самом начале работы, после подачи напряжения на обмотки, происходит вращение ротора двигателя с максимальной мощностью. Именно эта особенность отличает асинхронные машины от других. К этому прибавляется нагрузка от механизма, который приводится в движение. В итоге на начальном этапе мощность и потребляемый ток возрастают до максимума.
Выделяется очень много тепла. Перегреваются и обмотки, и провода. Применение частотного преобразователя поможет избавиться от этого. Если установить плавный пуск, то до максимальной скорости (которая также регулируется устройством и может быть не 1500 об./мин, а всего 1000) двигатель будет разгоняться не сразу, а на протяжении 10 секунд (каждую секунду по 100-150 оборотов прибавлять). При этом нагрузка на все механизмы и провода уменьшится в разы.
Самостоятельно можно сделать регулятор оборотов электродвигателя 12В. Для этого потребуется переключатель на несколько положений и проволочные резисторы. С помощью последних меняется напряжение питания (а вместе с ним и частота вращения). Аналогичные системы можно использовать и для асинхронных двигателей, но они менее эффективны. Много лет назад широко применялись механические регуляторы – на основе шестеренчатых приводов или вариаторов. Но они были не очень надежными. Электронные средства намного лучше себя показывают. Ведь они не такие громоздкие и позволяют более тонко настраивать привод.
Для изготовления регулятора вращения электродвигателя потребуется несколько электронных устройств, которые можно либо приобрести в магазине, либо снять со старых инверторных приборов. Неплохие результаты показывает симистор ВТ138-600 в схемах таких электронных устройств. Чтобы произвести регулировку, потребуется включить в схему переменный резистор. С его помощью изменяется амплитуда входящего на симистор сигнала.
Чтобы улучшить параметры даже самого простого устройства, потребуется в схему регулятора оборотов электродвигателя включить микроконтроллерное управление. Для этого нужно выбрать процессор с подходящим числом входов и выходов – для подключения датчиков, кнопок, электронных ключей. Для экспериментов можно применить микроконтроллер AtMega128 – самый популярный и простой в использовании. В свободном доступе можно найти множество схем с использованием этого контроллера. Самостоятельно их отыскать и применить на практике не составит труда. Чтобы он правильно работал, потребуется в него записать алгоритм – отклики на определенные действия. Например, при достижении температуры в 60 градусов (замер происходит на радиаторе прибора) должно произойти отключение питания.
Если решите не делать самостоятельно устройство, а приобрести готовое, то обратите внимание на основные параметры, такие как мощность, тип системы управления, рабочее напряжение, частоты. Желательно произвести расчет характеристик механизма, в котором планируется использовать регулятор напряжения электродвигателя. И не забудьте сопоставить с параметрами частотного преобразователя.
fb.ru
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.
Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.
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.
Если говорить про двигатели регуляторов, то обороты нужны:
Для процесса плавного запуска. Нет особой необходимости применять дополнительные электронные виды оборудования — все можно осуществить при помощи изменения в настройках частотного преобразователя.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.
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:
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.
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.
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.
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:
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.
tokar.guru
Но оказалось, что при прямом включении в сеть вентилятор очень шумит, да и тягой будущей вытяжки хотелось бы управлять. Нужен регулятор! 
Источник: cxem.netСобрав схему, я убедился в её пригодности для регулировки оборотов однофазного асинхронного двигателя (как в ВН-2). Но после КЗ на выходе в страну вечной охоты отправляется мой единственный КТ840 и неоновая лампочка, которую я подключил без резистора. Цены на КТ840 меня совсем не обрадовали. Решив сэкономить стипендию, я подыскал транзистор-аналог из горелого компьютерного БП — D209L. С этим транзистором схему пришлось немного изменить: Я решил добавить немного индикации, и поставил по светодиоду на вход и выход регулятора. Новую схему сначала тоже протестировал на навесном монтаже, а потом решил собирать в нормальном корпусе, который и приобрёл на радиорынке: 
Сразу озаботился радиатором для транзистора. Радиатор пришлось немного подогнать с помощью ножовки и напильника: 
Для крепления радиатора к корпусу применил самодельные винты М3 с широкой шляпкой (припаял по шайбе к винту): 
Вот так это все будет выглядеть снаружи: 
Теперь органы управления: Примеряемся: 
Сверлим отверстия и вставляем детали: 
С диаметром отверстий для светодиодов немного промахнулся, пришлось упаковать в прозрачную термоусадку: 
P.S.: прозрачная термоусадка — самая лучшая из всех, что я видел на киевском радиорынке, она при усаживании не вспучивается и не подгорает, а при соединении двух слоёв они сплавляются, и получается монолитная трубка.
По шаблону вырезаю ножницами по металлу плату из текстолита: 
Плату рисую вручную цапонлаком по трафарету, предварительно нанеся точки в местах будущих отверстий самодельным кернером из фрезы.
Сами дорожки рисовал с помощью «рейсфедера» из вытянутого пипеткой стержня от ручки, очень удобно (не ломается, как стеклянная пипетка). Готовые дорожки «запекаю» газовой горелкой: экспериментально установил, что мой цапонлак от такой шоковой сушки становится вообще «дубовым», что подходит для моей методики травления, о которой ниже. Процесс «обжига»: 
Важно: если во время «обжига» на меди будут отпечатки пальцев/грязь, то они останутся и на вытравленной плате. Поэтому чистый текстолит я заклеиваю скотчем на время резки/кернения и отклеиваю его только когда рисую дорожки.Соль при подготовке раствора можно не жалеть. Так как она играет роль катализатора, то в процессе травления практически не расходуется. Перекись 3% не стоит разбавлять дополнительно т.к. при добавлении остальных ингредиентов её концентрация снижается.
Чем больше будет добавлено перекиси водорода (гидроперита) тем быстрее пойдёт процесс, но не переусердствуйте - раствор не хранится, т.е. повторно не используется, а значит и гидроперит будет просто перерасходован. Избыток перекиси легко определить по обильному «пузырению» во время травления.Однако добавление лимонной кислоты и перекиси вполне допустимо, но рациональнее приготовить свежий раствор.Источник
Свою плату я вытравил примерно за 12 минут!
Дальше все без «самодеятельности»: Аккуратненько запихиваем все в корпус
Провод с вилкой я взял готовый и вклеил его в резиновую трубочку-неломайку от корпуса:
Последней операцией стало подпиливание крепёжных винтов трансформатора бормашиной с отрезным диском:
Готовый регулятор в корпусе:
На этом работа над регулятором заканчивается, и я планирую продолжить конструирование самой вытяжки после сессии, уже летом.Всем спасибо за внимание!
Вадим Худобец (Vadim Khudobets)
Украина, Киев
Год рождения - 1997, на данный момент - студент КПИ
6 мая 2014 изменил Datagor. Замена видео
datagor.ru
С проблемой регулировки оборотов электродвигателя приходится сталкиваться довольно часто: это работа с различными электроинструментами, приводами швейных машинок, прочими электроприборами на производстве и в быту. Регулировать обороты с помощью понижения питающего напряжения зачастую не имеет смысла: резко уменьшаются обороты двигателя, он теряет мощность и останавливается. Поэтому оптимальным вариантом для регулирования числа оборотов двигателя является изменение напряжения с применением обратной связи по току нагрузки.
В большинстве случаев в электроинструментах и прочем оборудовании применяются универсальные коллекторные электродвигатели с последовательным возбуждением. Они одинаково хорошо работают как от переменного, так и от постоянного тока. Особенность работы коллекторного электродвигателя заключается в том, что во время коммутации обмоток якоря при размыкании на ламелях коллектора возникают импульсы противо-ЭДС самоиндукции. По амплитуде они равны питающим импульсам, но по фазе – противоположны им. Угол смещения противо-ЭДС зависит как от внешних характеристик двигателя, так и от нагрузки и прочих факторов.
Вредное влияние противо-ЭДС приводит к искрению на коллекторе, а также потере мощности двигателя и дополнительному нагреву его обмоток. Некоторая часть противо-ЭДС гасится с помощью конденсаторов, шунтирующих щеточный узел.
Давайте рассмотрим процессы, которые протекают в режиме регулирования с обратной связью, на примере универсальной схемы (см. рис. 1). Опорное напряжение, которое определяет скорость вращения электродвигателя, формируется резистивно-емкостной цепью Р12-КЗ-С2. При увеличении нагрузки скорость вращения падает, при этом снижается и его крутящий момент. При этом уменьшается и противо-ЭДС, возникающая в двигателе и приложенная между катодом и управляющим электродом тиристора VS1. Это приводит к изменению на управляющем электроде тиристора напряжения, которое увеличивается пропорционально тому, как уменьшается противо-ЭДС.
Дополнительное напряжение на управляющем электроде тиристора приводит к его включению при меньшем фазовом угле (угле отсечки) и подаче на двигатель большего тока, что таким образом компенсирует снижение скорости вращения при увеличении нагрузки. Это приводит к наличию на управляющем электроде тиристора баланса импульсного напряжения, которое составлено из напряжения питания и напряжения самоиндукции двигателя.
При необходимости возможно перейти с помощью переключателя SA1 перейти на питание с помощью полного напряжения, без использования регулировки. Подбору тиристора по минимальному току включения необходимо уделить особое внимание, так это позволит обеспечить лучшую стабилизацию скорости вращения двигателя.
Вторая схема включения (см. рис.2) рассчитана на работу с более мощными двигателями, которые используются в шлифовальных машинах, деревообрабатывающих станках и дрелях. Принцип регулирования в ней остается прежним. Тиристор в этой схеме необходимо установить на радиатор с площадью не менее 25 кв.см.
При необходимости получения очень малых скоростей вращения или при применении для маломощных двигателей можно применять схему с использованием ИМС (см. рис. 3). Она питается от постоянного тока напряжением 12В. В случае питания от более высокого напряжения необходимо применить параметрический стабилизатор с напряжением стабилизации не выше 15В.
Регулировка скорости осуществляется с помощью изменения среднего значения напряжения импульсов, которые подаются на двигатель. С помощью таких импульсов возможно эффективно регулировать очень малые скорости вращения, так как они как бы “подталкивают” ротор двигателя. При повышении скорости вращения двигатель работает обычным образом.
Довольно несложная схема (см. рис. 4) предназначена для использования на линии игрушечной железной дороги. Она позволит избежать аварийных ситуаций и предоставит новые возможности при управлении составами. Лампа накаливания, находящаяся во внешней цепи, предохраняет и служит для сигнализирования о коротком замыкании на линии, ограничивая при этом выходной ток.
При необходимости регулирования оборотов двигателей с наличием на валу большого крутящего момента (например, в электролебедке) может пригодиться двухполупериодная мостовая схема, приведенная на рис. 5. Существенным отличием ее от предыдущих схем, где работает только одна полуволна питающего напряжения, является обеспечение полной мощности на двигателе.
Гасящий резистор R2 и диоды VD2 и VD6 используются для подачи питания на схему запуска. Задержка открывания тиристоров по фазе обеспечивается с помощью заряда конденсатора C1 через резисторы R3 и R4 от источника напряжения, уровень которого зависит от стабилитрона VD8. После заряда конденсатора C1 до порога срабатывания однопереходного транзистора VT1, последний открывается и запускает тот тиристор, на аноде которого имеется положительное напряжение. После разряда конденсатора однопереходный транзистор выключается. Номинал резистора R5 определяется желаемой глубиной обратной связи и типом двигателя. Для расчета его величины используется формула:
где Iм - эффективное значение максимального тока нагрузки для данного типа двигателя.
Предложенные схемы легко повторяются, но требуют произвести подбор некоторых элементов в зависимости от характеристик применяемого электродвигателя (к сожалению, практически невозможно найти электродвигатели, идентичные по всем параметрам, даже в пределах одной серии).
www.polezno.com
Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя своими руками на примере практически самодельного станка по перемотке материи или чего угодно. Раньше это был станок по намотке отрезов материи определённой длины, а вернее не более 15 метров. Теперь появилась задача о перемотке материи порядка 1000 метров, поэтому пришлось станок переделывать под получение рулонов требуемой длины. Но всвязи с этим возникла проблема в обеспечении нормальной скорости перемотки, существующая ремённая передача этого не обеспечивала:
Ремённая передача станка
Поэтому было принято решение использовать метод регулирования скорости электродвигателя переменного тока при помощи использования малогабаритного преобразователя частоты переменного тока на IGBT-транзисторах типа E2-MINI 002H серии Н (380 В) на 1,5 кВт, производства фирмы ВЕСПЕР в исполнении преобразователя IP-20:
Преобразователь исполнения IP-20
Для монтажа узлов электрической схемы был использован корпус от старого компьютера, из него было снято всё лишнее и задняя часть была зашита листом оцинкованого металла :
Корпус компьютера с площадкой для крепления выключателя и регулировочного сопративления
Для крепления трехфазного выключателя станка ПВЗ-16 М1-56:
Трёхфазный выключатель
И регулировочное сопративление ППБ-2Б на 4,7 кОм :
Регулировочное сопративление
Вод общий вид их монтажа:
Монтаж трёхфазного выключателя и регулировочного сопративления
Затем подготавливаем к монтажу автомат защиты по току. Так как у нас электродвигатель используется на 1,5 кВт, то потребляемый ток порядка 3,8 А, поэтому выбираем автомат ВА47-29 в данном случае фирмы IEK C6 230/400B. Сразу обращаю внимание, что тут использованы сразу три однофазных автомата, они посажены на дин-рейку, через отверстия стянуты проволкой и через сами рычаги включения тоже продет кусок проволки для одновременного включения и срабатывания (как вариант для выхода из положения), потом возможно они будут заменены на трёхфазный автомат:
Автоматы в сборке
После чего они монтируются на корпус:
Монтаж сборки автоматов
Рядом монтируется IP-20:
Монтаж преобразователя исполнения IP-20
Здесь обращаю внимание на то, что одним из гнёзд крепления IP-20 является заземлением, а так как его подсоеденение запрещается последовательно, то его пока лучше не задействовать. Осталось выбрать подходящий пускатель, за неимением лучшего был использован такой, с катушкой на 220 Вольт:
Пускатель на 220 Вольт
Находим для него подходящее место и монтируем:
Монтаж пускателя
Для пуска и стопа станка используем блок из кнопок ПКЕ 212-2УЗ:
Блок кнопок ПКЕ-212-
Монтируем кабель к кнопкам “Пуск” на нормально разомкнутые контакты и на кнопку “Стоп” на нормально замкнутые контакты:
Монтаж проводов на кнопки
Далее согласно электрической схемы монтируем провода:
Электрическая схема станка
Монтаж проводов исходя из схемы и условиями эксплуатации IP 20 сделан с разделением нуля и корпуса. Это важно!:
Монтаж проводов согласно электросхемы
Далее монтируем блок кнопок на станину станка:
Блок кнопок на станине станка
Осталось только подсоеденить кабель от трёхфазного асинхронного электродвигателя к IP 20 к клеммам Т1,Т2 и Т3. Особенностью является то, что случайное подсоеденение к этим клеммам питающего напряжения влечёт за собой выход из строя IP 20. Кроме того самое время осталось подсоеденить заземление строго к соответствующей клемме IP 20. Заземление от электродвигателя я считаю, можно подсоеденить к любой точке корпуса бывшего компьютера.
Окончательно собранный блок на станке
Вот несколько сюжетов о самом станке, хотя они не имеют принципиального значения:
Общий вид станка
Катушка, с которой сматыватся материал:
Катушка для рулона материи
Вид на вал для намотки материи:
Вид на вал для намотки материи
Вид с правого бока на станок:
Вид с правого бока на станок
Вид с левого бока на станок:
Вид с левого бока станка
Натяжной узел из валов:
Вид на узел валов для натяжения материала
На этом видео станок работает на отрегулированных оборотах довольно успешно:
В общем вместо перемотки матерала можно перематывать провод, верёвку, ленту и т.д. В конце хочу сказать, что это в общем-то идея использования IP-20 для регулировки скорости вращения электродвигателя во многих станках и устройствах и эта схема хорошо работает. Тем более, что можно подключать трёхфазный электродвигатель на 220 Вольт. Управление станком возможно и без кнопок нажатием Пуск/Стоп на самом блоке IP 20. В данном случае это было неудобно, поэтому они были вынесены отдельно. Чтобы при этом режиме работы можно было регулировать скорость вращения электродвигателя, необходимо перепрограммировать IP 20. Всё подробно расписано в инструкции по эксплуатации ВАЮУ.435Х21.006-02 РЭ, поэтому нет смысла всё перепечатывать. Там есть и другие варианты применения частотных преобразователей в зависимости от мощности электродвигателей.
Анекдот про электродвигатель
Электродвигатель гудел на все свои 1500 оборотов в минуту с Трансформатором, когда им как всегда не хватило. Наутро встретили Частотного Преобразователя, он выводил их медленно, с чувством, с толком и расстановкой. Но финал был такой же.
С уважением, Владимир.
domhitrosti.ru
Используя предлагаемое устройство, можно не только питать трехфазный асинхронный электродвигатель от однофазной сети, но и плавно регулировать частоту его вращения.
Регулятор частоты вращения существенно улучшает характеристики трехфазного асинхронного двигателя (ТАД). Описываемое устройство позволяет питать ТАД от однофазной сети практически без потери мощности, регулировать пусковой момент, регулировать в широких пределах частоту вращения как на холостом ходу, так и при нагрузке, а также главное — увеличивать максимальную частоту вращения больше номинальной.
Предлагаемое устройство эксплуатируется с ТАД мощностью 120 Вт и номинальной частотой вращения 3000 об/мин.
Как известно, существует несколько способов регулирования частоты вращения ТАД — изменением питающего напряжения, нагрузки на валу, применением специальной обмотки ротора с регулируемым сопротивлением. Однако наиболее эффективным является частотное регулирование, поскольку оно позволяет сохранить энергетические характеристики и применить наиболее дешевые и надежные электродвигатели с короткозамкнутой обмоткой ротора — "беличьей клеткой". Схема регулятора приведена на рис. 1. На элементах DD1.1—DD1.3 собран задающий генератор с изменяемой в пределах 30...800 Гц частотой. Регулируют частоту переменным резистором R3. Счетчик DD2, элемент И-НЕ DD1.4 и четыре элемента Исключающее ИЛИ DD3.1—DD3.4 входят в состав формирователя импульсов трехфазной последовательности (ФИТ), который преобразует постоянное напряжение в сигналы прямоугольной формы, сдвинутые по фазе на 120 град. На рис. 2 приведены эпюры напряжения в характерных точках.
На транзисторах 1VT1—1VT6, 2VT1—2VT6, 3VT1— 3VT6 собраны три одинаковых усилителя, по одному на каждую фазу ТАД. На рис. 1 приведена схема только одного усилителя. Схемы остальных точно такие же. Рассмотрим работу одного из них (верхнего по схеме). Когда на выходе элемента DD3.2 появляется высокий уровень, открывается составной транзистор 1VT4, 1VT5, а выходной транзистор 1VT6 закрывается. Кроме того, высокий уровень поступает на вход транзисторной оптопары 1U1, в результате чего на ее выходе устанавливается низкий уровень, который закрывает составной транзистор 1VT1, 1VT2. Выходной транзистор 1VT3 открыт. Для развязки по напряжению транзисторы 1VT1, 1VT2 и 1VT4, 1VT5 питают от разных источников напряжением + 10 В, а транзисторы 1VT3, 1VT6 — от источника напряжением +300 В. Диоды 1VD3, 1VD4, 1VD6, 1VD7 служат для более надежного закрывания выходных транзисторов.
Одно из главных условий нормальной работы транзисторов 1VT3 и 1VT6 — они не должны быть одновременно открыты. Для этого на вход составного транзистора 1VT1, 1VT2 управляющее напряжение поступает с выхода оптопары 1U1, что обеспечивает некоторую задержку его переключения (приблизительно 40 мкс). При появлении на входе оптопары высокого уровня начинает заряжаться конденсатор 1С2. Сигнал низкого уровня на входе оптопары не может мгновенно закрыть составной транзистор 1VT4, 1VT5, поскольку конденсатор 1С2, разряжаясь по цепи 1R3, эмиттерные переходы транзисторов, поддерживает его в течение около 140 мкс в открытом состоянии, а транзистор 1VT6 — в закрытом. Время выключения оптопары составляет примерно 100 мкс, поэтому транзистор 1VT3 закрывается раньше, чем транзистор 1VT6 открывается.
Диоды 1VD5, 1VD8 защищают выходные транзисторы от повышения напряжения при коммутации индуктивной нагрузки — обмоток ТАД, а также замыкают ток обмоток, когда напряжение на них изменяет свою полярность (при переключении транзисторов 1VT3, 1VT6). Например, после закрывания транзисторов 1VT3 и 2VT6 ток некоторое время проходит в прежнем направлении — от фазы А к фазе В, замыкаясь через диод 2VD5, источник питания, диод 1VD8, пока не уменьшится до нуля.
Рассмотрим последовательность переключения выходных транзисторов на примере фаз А и В. Когда транзисторы 1VT3 и 2VT6 открыты, ток протекает по цепи: источник +300 В, участок коллектор—эмиттер транзистора 1VT3, обмотки фазы А и фазы В, участок коллектор—эмиттер транзистора 2VT6. Когда эти транзисторы закрываются, a 1VT6 и 2VT3 открываются, ток протекает в противоположном направлении. Таким образом, на фазы А, В и С подаются импульсы напряжения прямоугольной формы со сдвигом по фазе 120 град. (рис. 2). Частота питающего ТАД напряжения определяется частотой переключения этих транзисторов. Благодаря поочередному открыванию транзисторов ток последовательно проходит по обмоткам статора АВ-АС-ВС-ВА-СА-СВ-АВ, что и создает вращающееся магнитное поле. Описанная выше схема построения выходных ступеней — трехфазная мостовая. Ее достоинство заключается в том, что в фазном токе отсутствуют третьи гармонические составляющие.
Блок питания регулятора вырабатывает напряжения +5, +10 и +300 В. Напряжение +5 В, вырабатываемое стабилизатором на стабилитроне VD3 и транзисторе VT1, используется для питания микросхем DD1—DD3. Верхний по схеме составной транзистор каждого усилителя питается от отдельной обмотки сетевого трансформатора Т1 и отдельного мостового выпрямителя (1VD1, 2VD1, 3VD1). Нижний составной транзистор всех усилителей — от обмотки II и диодного моста VD2. Для питания выходных транзисторов применен мост VD1 и LC-фильтр C2L1C3. Емкость конденсаторов С2 и СЗ выбирают исходя из мощности ТАД. Она должна быть не менее 20 мкФ при индуктивности дросселя 0,1 Гн.
В регуляторе можно применить постоянные резисторы МЛТ, ОМЛТ, ВС. Конденсатор С1 — любой, например, керамический КЮ-17-26, С2—С5, 1С1, 2С1, ЗС1 — любые оксидные. Дроссель L1 — самодельный. Его наматывают на Ш-образном магнито-проводе площадью поперечного сечения 4 см2. Обмотка содержит 120 витков провода ПЭВ 0,35. Дроссель можно исключить, но при этом придется увеличить емкость конденсаторов С2 и СЗ до 50 мкФ. Оптопары 1U1, 2U1, 3U1 можно использовать и другие, у которых время задержки включения не более 100 мкс, а напряжение изоляции не менее 400 В.
Основное требование к транзисторам — высокий и примерно одинаковый у всех коэффициент передачи тока (не менее 50). Транзисторы КТ315А могут быть заменимы на транзисторы серий КТ315, КТ312, КТ3102 с любыми буквенными индексами, а транзисторы КТ817А (VT1, 1VT2, 1VT5, 2VT2, 2VT5, 3VT2, 3VT5) — на КТ817 или КТ815 с любыми буквенными индексами. Вместо транзисторов КТ858А можно применить любые мощные с допустимым напряжением коллектор—эмиттер не менее 350 В и коэффициентом передачи тока не менее 50. Их следует установить на теплоот-воды площадью не менее 10 см2 каждый.
Однако при использовании электродвигателей мощностью более 200 Вт потребуются теплоотводы с большей площадью. Если мощность ТАД превышает 300 Вт, вместо выпрямителя КЦ409А необходимо собрать мост из отдельных диодов, рассчитанных на обратное напряжение более 400 В и соответствующий ток. Диоды 1VD5, 1VD8 подойдут любые с допустимым прямым импульсным током не менее 5 А и обратным напряжением не менее 400 В, например, КД226В или КД226Г. Трансформатор — любой мощностью не менее 15 Вт, имеющий четыре раздельные вторичные обмотки по 8...9 В каждая.
При налаживании устройства сначала отключают напряжение +300 В и проверяют наличие всех сигналов в соответствии с рис. 2. Если необходимо, подборкой конденсатора С1 или резистора R2 добиваются изменения частоты на коллекторе транзистора 1VT2 (1VT5) в пределах 5... 130 Гц. Затем при отключенном ТАД вместо +300 В подают от внешнего источника напряжение + 100... 150 В, замыкают коллектор и эмиттер транзистора 1VT2, коллектор и эмиттер транзистора 1VT5 (чтобы закрыть транзисторы 1VT3 и 1VT6) и измеряют ток в цепи коллектора транзистора 1VT3, который должен быть не более нескольких миллиампер — ток утечки выходных транзисторов.
Далее размыкают коллекторы и эмиттеры вышеуказанных транзисторов и устанавливают резистором R2 максимальную частоту. Подбором конденсатора 1С2 (в сторону увеличения емкости) добиваются минимального значения тока в цепи коллектора транзистора 1VT3. Аналогично налаживают и остальные усилители. После этого подключают к выходу регулятора электродвигатель, обмотки которого соединены звездой. Вместо +300 В подают от внешнего источника напряжение в пределах +100... 150 В. Ротор электродвигателя должен начать вращаться. Когда необходимо изменить направление вращения, меняют местами любые две фазы ТАД. Если выходные транзисторы работают в правильном режиме, они остаются длительное время чуть теплыми, в противном случае подбирают сопротивление резисторов 1R6, 1R8, 2R6, 2R8, 3R6, 3R8.
А. ДУБРОВСКИЙ, г. Новополоцк Витебской обл., Белоруссия
Частотно-регулируемый электропривод, в общих чертах состоит из трехфазного электродвигателя переменного тока и инвертера, который обеспечивает, как минимум, плавный пуск электродвигателя, его остановку, изменение скорости и направления вращения. Возможность подобного регулирования улучшает динамику работы электродвигателя и, тем самым, повышает надежность и долговечность работы технологического оборудования. Более того, инвертер позволяет внедрить автоматизацию практически любого технологического процесса. При этом создается система с обратной связью, где инвертер автоматически изменяет скорость вращения электродвигателя таким образом, чтобы поддерживать на заданном уровне различные параметры системы, например, давление, расход, температура, уровень жидкости и т.п. За счет оптимального управления электродвигателем в зависимости от нагрузки, потребление электроэнергии в насосных, вентиляторных, компрессорных и др. агрегатах снижается на 40-50%, а пусковые токи, составляющие 600-700% от номинального тока и являющиеся бичом для пуско-регулирующей аппаратуры, исчезают совсем. Таким образом, применение регулируемых электроприводов на основе частотных преобразователей позволяет создать новую технологию энергосбережения, в которой не только экономится электрическая энергия, но и увеличивается срок службы электродвигателей и технологического оборудования в целом.jaxik1.narod.ru
РЕГУЛИРОВКА ОБОРОТОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ. И.СЕМЕНОВ
С вопросом регулировки оборотов приходится сталкиваться при работе с электроинструментом, приводом швейных машин и прочих приборов в быту и на производстве. Регулировать обороты, просто понижая питающее напряжение, не имеет смысла — электродвигатель резко уменьшает обороты, теряет мощность и останавливается. Оптимальным вариантом регулировки оборотов является регулирование напряжения с обратной связью по току нагрузки двигателя.В большинстве случаев в электроинструменте и других приборах применены универсальные коллекторные электродвигатели с последовательным возбуждением. Они хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе. Особенностью работы коллекторного электродвигателя является то, что При коммутации обмоток якоря на ламелях коллектора во время размыкания возникают импульсы про-тиво-ЭДС самоиндукции. Они равны питающим по амплитуде, но противоположны им по фазе. Угол смещения противо-ЭДС определяется внешними характеристиками электродвигателя, его нагрузкой и другими факторами. Вредное влияние противо-ЭДС выражается в искрении на коллекторе, потере мощности двигателя, дополнительном нагреве обмоток. Некоторая часть противо-ЭДС гасится конденсаторами, шунтирующими щеточный узел.
Рассмотрим процессы, протекающие в режиме регулирования с ОС, на примере универсальной схемы (рис.1). Резистивно-емкостная цепь Р12-КЗ-С2 обеспечивает формирование опорного напряжения, определяющего скорость вращения электродвигателя. При увеличении нагрузки скорость вращения электродвигателя падает, снижается и его крутящий момент. Противо-ЭДС, возникающая на электродвигателе и приложенная между катодом тиристора /51 и его управляющим электродом, уменьшается. Вследствие этого напряжение на управляющем электроде тиристора возрастает пропорционально уменьшению противо-ЭДС. Дополнительное напряжение на управляющем электроде тиристора заставляет его включаться при меньшем фазовом угле (угле отсечки) и пропускать на электродвигатель больший ток, компенсируя тем самым снижение скорости вращения под нагрузкой. Существует как бы баланс импульсного напряжения на управляющем электроде тиристора, составленного из напряжения питания и напряжения самоиндукции двигателя. Переключатель 5А1 позволяет при необходимости перейти на питание полным напряжением, без регулировки. Особое внимание следует уделить подбору тиристора по минимальному току включения, что обеспечит лучшую стабилизацию скорости вращения электродвигателя.
Вторая схема (рис.2) рассчитана на более мощные электродвигатели, применяемые в деревообрабатывающих станках, шлифмашинах, дрелях. В ней принцип регулировки остается прежним. Тиристор в данной схеме следует установить на радиатор площадью не менее 25 см2.
Для маломощных электродвигателей и при необходимости получить очень малые скорости вращения, можно с успехом применить схему на ИМС (рис.3). Она рассчитана на питание 12В постоянного тока. В случае более высокого напряжения следует запитать микросхему через параметрический стабилизатор с напряжением стабилизации не выше 15В. Регулировка скорости осуществляется путем изменения среднего значения напряжения импульсов, подаваемых на электродвигатель. Такие импульсы эффективно регулируют очень малые скорости вращения, как бы непрерывно "подталкивая" ротор электродвигателя. При высоких скоростях вращения электродвигатель работает обычным образом.
Весьма несложная схема (рис.4) позволит избежать аварийных ситуаций на линии железной дороги (игрушечной) и откроет новые возможности управления составами. Лампа накаливания во внешней цепи предохраняет и сигнализирует о коротком замыкании на линии, ограничивая при этом выходной ток.
Когда требуется регулировать обороты электродвигателей с большим крутящим моментом на валу, например в электролебедке, может пригодиться двухполупериодная мостовая схема (рис.5), обеспечивающая полную мощность на электродвигателе, что существенно отличает ее от предыдущих, где работала только одна полуволна питающего напряжения. Диоды /D2 и /D6 и гасящий резистор R2 используются для питания схемы запуска. Задержка открывания тиристоров по фазе обеспечивается зарядом конденсатора С1 через резисторы R3 и R4 от источника напряжения, уровень которого определяется стабилитроном VD8. Когда конденсатор С1 зарядится до порога срабатывания однопереход-ного транзистора VT1, он открывается и запускает тот тиристор, на аноде которого присутствует положительное напряжение. Когда конденсатор разряжается, однопереходный транзистор выключается. Номинал резистора R5 зависит от типа электродвигателя и желаемой глубины обратной связи. Его величина подсчитывается по формуле:
где Iм — эффективное значение максимального тока нагрузки для данного электродвигателя. Предлагаемые схемы хорошо повторяемы, но требуют подбора некоторых элементов в зависимости от характеристик применяемого двигателя (практически невозможно найти подобные по всем параметрам электродвигатели даже в пределах одной серии).
С вопросами можете обращаться по почте
[email protected] или посетив мой сайт:electrik.org.Всего хорошего.
eldvigateli.narod.ru
