Регулятор оборотов

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

Регулятор оборотов

Практически во всех бытовых приборах и электроинструментах используется коллекторныйдвигатель.

В более новых моделях болгарок, шуруповертов, ручных фрезеров, пылесосов, миксеров и других присутствует регулировка оборотов двигателя, но в более поздних моделях такой функции нет.

Такими инструментами и бытовыми приборами не всегда удобно работать, и поэтому существуют регуляторы оборотов с поддержанием мощности.

Виды двигателей и принцип работы

Двигатели делятся на три типа: коллекторный, асинхронный и бесколлекторный. В большинстве электроинструментов стоит первый тип. Этот электродвигатель имеет довольно компактный размер.

Его мощность значительно выше, чем у асинхронного, а цена довольно низкая.

Что касается асинхронных, то этот тип в основном используется в металлообрабатывающей отрасли, а также широкое распространение они получили в угледобывающих шахтах. Довольно редко их можно встретить в быту.

Бесколлекторный электродвигатель используется там, где нужны большие обороты, точное позиционирование и малые размеры. Например, в различной медицинской технике, авиамоделировании. Принцип работы довольно прост.

Обратите внимание

Если рамку прямоугольной формы, которая имеет ось вращения, поместить между плюсами постоянного магнита, то она начнет вращаться. Направление зависит от направления тока в рамке. В составе этого типа присутствуют якорь и статор. Якорь вращается, а статор стоит неподвижно.

Как правило, на якоре стоит не одна рамка, а 4,5 или более.

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

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

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

Устройство коллекторного двигателя

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

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

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

Типы регулировки

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

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

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

Наиболее приемлемым вариантом будет регулятор на основе симистора или тиристора.

Мало того что такой регулятор не уменьшает мощность при уменьшении напряжения, он еще и позволяет осуществлять более плавный пуск и регулировку оборотов. К тому же такую схему можно сделать своими руками.

Ниже изображен регулятор оборотов с поддержанием мощности. Схема собрана на базе симистора BTA 41 800 В.

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

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

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

Схема выглядит следующим образом.

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

Регуляторы мощности постоянного тока

Иногда возникает потребность в регулировке оборотов коллекторного двигателя постоянного тока.

Если потребитель не имеет большой мощности, то возможно последовательно подсоединить переменный резистор, но тогда КПД такого регулятора резко упадет.

Существуют схемы, при помощи которых возможно довольно плавно регулировать обороты, не уменьшая КПД. Такой регулятор подойдет для изменения яркости различных ламп, напряжения питания, не превышающего 12 В.

Эта схема также выполняет роль стабилизатора частоты вращения, при изменении механической нагрузки на вал обороты остаются неизменными.

Важно

Эта схема регулятора оборотов двигателя постоянного тока 12 В вполне подойдет для регулировки и стабилизации оборотов двигателей с током, не превышающим 5 А.

В эту схему входит драйвер на биполярных транзисторах и таймер 7555, что обеспечивает стабильную работу и плавную скорость регулировки. Цена на детали довольно низкая, а это является несомненным плюсом.

Можно также собрать регулятор оборотов электродвигателя 12 В своими руками.

Асинхронный двигатель и регулятор оборотов

Как правило, этот тип применяется на различных производствах, начиная от шахт и заканчивая металлообрабатывающими отраслями.

Например, в угольных шахтах для плавного пуска конвейерных лент используется пускатель АПМ, в который встроено устройство на тиристорах, позволяющее плавно запустить конвейер.

Асинхронный однофазный двигатель применяется также в автомобилях, вентиляторах печек, двигателях, которые приводят в движение дворники, бытовых вентиляторах, питающихся от напряжения 220 В. В машине двигатели работают от постоянного напряжения 12 вольт, но плавный запуск в них не предусмотрен.

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

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

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

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

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

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

Регулятор оборотов электродвигателя 220В

Регулятор оборотов

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

Технические параметры регулятора

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

Принципиальная электросхема

Схема регулятор мотора на симисторе и U2008

Схема модуля системы регулирования основана на генераторе ШИМ импульсов и симисторе управления мотором — классическая схемотехника для подобных устройств. Элементы D1 и R1 обеспечивают ограничение величины напряжения питания до значения безопасной для питания микросхемы генератора.

Конденсатор C1 отвечает за фильтрацию напряжения питания. Элементы R3, R5 и P1 являются делителем напряжения с возможностью его регулирования, который используется для задания величины мощности, подаваемой в нагрузку.

Совет

Благодаря применению резистора R2, непосредственно входящего в цепь поступления на м/с фазы, внутренние блоки синхронизированы с симистором ВТ139.

Полезное:  Активный сабвуфер для дома – схема и описание сборкиПечатная плата

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

Увеличение мощности регулятора

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

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

163,75 Загрузка…

НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ

Советы по изготовлению регулятора частоты вращения электродвигателя

Регулятор оборотов

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.

  • Ротор — это часть вращения, статор — это внешний по типу магнит.
  • Щётки, которые произведены из графита — это главная часть скользящего контакта, через которую на вращающийся якорь и стоит подавать напряжение.
  • Тахогенератор —это устройство, которое производит слежку за характеристикой вращения прибора. Если происходит нарушение в размеренности процесса вращения, то он корректирует поступающий в двигатель уровень напряжения, тем самым делая его наиболее плавным и медленным.
  • Статор. Такая деталь может включать в себя не один магнит, а, к примеру, две пары полюсов. Вместе с этим на месте статических магнитов здесь будут находиться катушки электромагнитов. Совершать работу такое устройство способно как от постоянного тока, так и от переменного.
  • Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя

    В виде регуляторов оборотов электродвигателей 220 В и 380 В применяются особые частотные преобразователи. Такие устройства относят к высокотехнологическим, они и помогают совершить кардинальное преобразование характеристики тока (форму сигнала, а также частоту).

    В их комплектации имеются мощные полупроводниковые транзисторы, а также широтно-импульсный модулятор. Весь процесс осуществления работы устройства происходит с помощью управления специальным блоком на микроконтроллере.

    Изменение скорости во вращении ротора двигателей происходит довольно медленно.

    Именно по этой причине частотные преобразователи применяются в нагруженных устройствах. Чем медленнее будет происходить процесс разгона, тем меньшая нагрузка будет совершена на редуктор, а также конвейер. Во всех частотниках можно найти несколько степеней защиты: по нагрузке, току, напряжению и другим показателям.

    Некоторые модели частотных преобразователей совершают питание от однофазового напряжения (оно будет доходить до 220 Вольт), создают из него трехфазовое. Это помогает совершить подключение асинхронного мотора в домашних условиях без применения особо сложных схем и конструкций. При этом потребитель сможет не потерять мощность во время работы с таким прибором.

    Зачем используют такой прибор-регулятор

    Если говорить про двигатели регуляторов, то обороты нужны:

  • Для существенной экономии электроэнергии. Так, не любому механизму нужно много энергии для выполнения работы вращения мотора, в некоторых случаях можно уменьшить вращение на 20−30 процентов, что поможет значительно сократить расходы на электроэнергию сразу в несколько раз.
  • Для защиты всех механизмов, а также электронных типов цепей. При помощи преобразовательной частоты можно осуществлять определённый контроль за общей температурой, давлением, а также другими показателями прибора. В случае когда двигатель работает в виде определённого насоса, то в ёмкости, в которую совершается накачка воздуха либо жидкости, стоит вводить определённый датчик давления. Во время достижения максимальной отметки мотор попросту автоматически закончит свою работу.
  • Для процесса плавного запуска. Нет особой необходимости применять дополнительные электронные виды оборудования — все можно осуществить при помощи изменения в настройках частотного преобразователя.
  • Для снижения уровня расходов на обслуживание устройств. С помощью таких регуляторов оборотов в двигателях 220 В можно значительно уменьшить возможность выхода из строя приборов, а также отдельных типов механизмов.
  • Схемы, по которым происходит создание частотных преобразователей в электродвигателе, широко используются в большинстве бытовых устройств.

    Такую систему можно найти в источниках беспроводного питания, сварочных аппаратах, зарядках телефона, блоках питания персонального компьютера и ноутбука, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп для подсветки современных мониторов, а также ЖК-телевизоров.

    Регулятор оборотов электродвигателя 220в

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

  • Сам электродвигатель.
  • Микроконтроллерная система управления блока преобразования.
  • Привод и механические детали, которые связаны с работой системы.
  • Перед самым началом запуска устройства, после подачи определённого напряжения на обмотки, начинается процесс вращения двигателя с максимальным показателем мощности.

    Именно такая особенность и будет отличать асинхронные устройства от остальных видов. Ко всему прочему происходит прибавление нагрузки от механизмов, которые приводят прибор в движение.

    В конечном счёте на начальном этапе работы устройства мощность, а также потребляемый ток лишь возрастают до максимальной отметки.

    Обратите внимание

    В это время происходит процесс выделения наибольшего количества тепла. Происходит перегрев в обмотках, а также в проводах. Использование частичного преобразования поможет не допустить этого.

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

    Как сделать регулятор своими руками

    Можно совершенно самостоятельно создать регулятор оборотов электродвигателя около 12 В. Для этого стоит использовать переключатель сразу нескольких положений, а также специальный проволочный резистор.

    При помощи последнего происходит изменение уровня напряжения питания (а вместе с этим и показателя частоты вращения). Такие же системы можно применять и для совершения асинхронных движений, но они будут менее эффективными.

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

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

    Внедрение системы управления

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

    Для осуществления экспериментов стоит использовать особенный микроконтроллер AtMega 128 — это наиболее простой в применении и широко используемый контроллер. В свободном использовании можно найти большое число схем с его применением.

    Важно

    Чтобы устройство совершало правильную работу, в него стоит записать определённый алгоритм действий — отклики на определённые движения.

    К примеру, при достижении температуры в 60 градусов Цельсия (замер будет отмечаться на графике самого устройства), должно произойти автоматическое отключение работы устройства.

    Регулировка работы

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

    Стоит перечислить несколько разновидностей приборов:

  • Лабораторные автотрансформеры (ЛАТР).
  • Заводские платы регулировки, которые применяются в бытовых устройствах (можно взять даже те, которые используются в пылесосах, миксерах).
  • Кнопки, которые применяются в конструкции электроинструментов.
  • Бытовые разновидности регуляторов, которые оснащены особым плавным действием.
  • Но при этом все такие способы имеют определённый изъян. Совместно с процессами уменьшения оборотов уменьшается и общая мощность работы мотора. Иногда его можно остановить, даже просто дотронувшись рукой. В некоторых случаях это может быть вполне нормальным, но по большей части это считается серьёзной проблемой.

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

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

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

    В первом случае речь пойдёт о переменном сопротивлении с использованием механического процесса регулировки. Она будет последовательно подключена к коллекторному электродвигателю.

    Недостатком в этом случае станет дополнительное выделение некоторого количества тепла и дополнительная трата ресурса всего аккумулятора. Во время такой регулировки происходит общая потеря мощности в процессе совершения вращения мотора.

    Он считается наиболее экономичным вариантом. Не используется для довольно мощных моторов по вышеуказанным причинам.

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

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

    Как сделать регулятор оборотов коллекторного двигателя 220В своими руками: схемы

    Регулятор оборотов

    Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя 220в бывает двух типов — стандартная и модифицированная. Все зависит непосредственно от регулятора, который вы используете.

    ОГЛАВЛЕНИЕ

    • Зачем они нужны
      • Коллекторные электродвигатели
    • Регуляторы оборотов
      • Стандартные схемы
      • Модифицированная схема
    • Простой самодельный регулятор

    Зачем они нужны

    Множество бытовых приборов и электроинструментов не обходятся без коллекторного электродвигателя. Такая популярность подобного электродвигателя обусловлена универсальностью.

    Для коллекторного электродвигателя может использование питание от тока постоянного или переменного напряжения. Дополнительным преимуществом является эффективный пусковой момент.

     При этом работа от постоянного или переменного тока электродвигателя сопровождается высокой частотой оборотом, что подходит далеко не всем пользователям.

    Совет

     Чтобы обеспечить более плавный пуск и иметь возможность настраивать частоту вращения, используется регулятор оборотов. Простой регулятор вполне можно изготовить своими руками.

    Но прежде чем будет обсуждаться схема, сначала нужно разобраться в коллекторных двигателях.

    Коллекторные электродвигатели

    Конструкция любого коллекторного двигателя включает несколько основных элементов:

    • Коллектор;
    • Щетки;
    • Ротор;
    • Статор.

    Работа стандартного коллекторного электродвигателя основана на следующих принципах.

  • Осуществляется подача тока от источника напряжения 220в. Именно 220 Вольт является стандартным напряжением бытовой сети. Для большинства приборов с электромоторами более 220 Вольт не требуется. Причем подача тока идет на ротор и статор, которые соединяются один с другим.
  • В результате подачи тока от источника 220в образуется поле — магнитное.
  • Под воздействием магнитного напряжения начинается вращение ротора.
  • Щетки осуществляют передачу напряжения непосредственно на ротор устройства. Причем щетки обычно изготавливают на основе графита.
  • Когда направление тока в роторе или статоре меняется, вал вращается в обратную сторону.
  • Кроме стандартных коллекторных электродвигателей, существуют другие агрегаты:

    • Электромотор последовательного возбуждения. Их устойчивость к перегрузкам более внушительная. Часто встречаются в бытовых электроприборах;
    • Устройства параллельного возбуждения. У них сопротивление не отличается большими показателями, количество витков существенно больше, чем у аналогов;
    • Однофазный электромотор. Его очень легко изготовить своими руками, мощность на приличном уровне, а вот коэффициент полезного действия оставляет желать лучшего.

    Регуляторы оборотов

    Теперь возвращаемся к теме регулятора оборотов. Все доступные сегодня схемы можно разделить на две большие категории:

    • Стандартная схема регулятора оборотов;
    • Модифицированные устройства контроля оборотов.

    Разберемся в особенностях схем подробнее.

    Регулятор Оборотов Дрели Без Потери Мощности

    Регулятор оборотов

    Схема регулятора оборотов дрели

    На рисунке ниже рассмотрена схема регулятора оборотов электродвигателя дрели, собранного в облике отдельного наружного блока и подходящего для всех дрелей мощностью до 1,8 кВт, также для других схожих устройств, где употребляется коллекторный движок переменного тока, допустим, в болгарках. Детали регулятора на схеме подобраны для типовой дрели мощностью около 270 Вт, 650 об/мин, напряжение 220В.

    Тиристор типа КУ202Н с намерением его обычного остывания смонтирован на радиаторе. Чтоб задать подходящую частоту вращения электродвигателя шнур регулятора подсоединяют в сетевую розетку 220 В, а дрель включают уже туда. Потом, двигая ручку переменного сопротивления R задают требуемые обороты для старенькой дрели.

    Представленная схема довольно ординарна для повторения даже начинающим радиолюбителем. Нужные для сборки составляющие и детали дешевы и просто доступны. Рекомендуется сборка конструкции в отдельном коробе с розеткой. Такое устройство можно использовать в роли переноски с типовым регулятором мощности

    Механизм работы этой радиолюбительской самоделки последующий, когда нагрузка маленькая, то ток течет небольшой, как только нагрузка растет, обороты плавненько увеличиваются.

    ЧАСТОТНИК/РЕГУЛЯТОР ОБОРОТОВ БЕЗ ПОТЕРИ МОЩНОСТИ

    частотник, с целью повышения и уменьшения оборотов, без потери мощности. ХОЧЕШЬ ТАКОЙ ЖЕ? ПОКУПАЙ ПРЯМО .

    Регулятор оборотов для дрели, УШМ, электро рубанка и тд

    Регулятор оборотов для дрели который мне обошелся чуть больше доллара.

    Микросборку LM317 требуется установить на радиатор. Диоды 1N4007 можно заменить на аналогичные рассчитанные на ток не ниже 1А. Печатная плата сделана на одностороннем стеклотекстолите. Сопротивление R5 мощностью не ниже 2Вт, или проволочное.

    Представленная ниже схема позволяет собрать очень простой, дешевый и полезный регулятор скорости вращения 12-вольтной микродрели для сверления отверстий в печатных платах в радиолюбительской практике.

    Микросборка LM555 используется в роли широтно-импульсного модулятора. Питающее напряжение для ШИМ понижается и стабилизируется с помощью микросхемы LM7805). Прецизионный подстроечный резистор P1 на 50 КОм позволяет регулировать скорость вращения дрели.

    Обратите внимание

    Полевой транзистор IRL530N применяется в роли выходного приводного элемента и может коммутировать ток до 27А. Кроме того он обладает быстрым временем переключения и малым сопротивлением. Диод 1N4007 нужен для защиты от ЭДС противодействия.

    В качестве альтернативы можно взять диод Шоттки MBR1645.

    ШИМ (широтно-импульсная модуляция), используемая в этой конструкции, является эффективным методом изменения скорости и мощности для всех двигателей постоянного тока.

    Управление скоростью вращения однофазных двигателей

    Регулятор оборотов

    Однофазные асинхронные двигатели питаются от обычной сети переменного напряжения 220 В.

    Наиболее распространённая конструкция таких двигателей содержит две (или более) обмотки – рабочую и фазосдвигающую. Рабочая питается напрямую, а дополнительная через конденсатор, который сдвигает фазу на 90 градусов, что создаёт вращающееся магнитное поле. Поэтому такие двигатели ещё называют двухфазные или конденсаторные.

    Регулировать скорость вращения таких двигателей необходимо, например, для:

    • изменения расхода воздуха в системе вентиляции
    • регулирования производительности насосов
    • изменения скорости движущихся деталей, например в станках, конвеерах

    В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума установки, установить необходимую производительность.

    Способы регулирования

    Рассматривать механические способы изменения скорости вращения, например редукторы, муфты, шестерёнчатые трансмиссии мы не будем. Также не затронем способ изменения количества полюсов обмоток.

    Рассмотрим способы с изменением электрических параметров:

    • изменение напряжения питания двигателя
    • изменение частоты питающего напряжения

    Регулирование напряжением

    Регулирование скорости этим способом связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя – разностью между скоростью вращения магнитного поля, создаваемого неподвижным статором двигателя и его движущимся ротором:

    S=(n1-n2)/n2

    n1 – скорость вращения магнитного поля

    n2 – скорость вращения ротора

    При этом обязательно выделяется энергия скольжения – из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя.

    Данный способ имеет небольшой диапазон регулирования, примерно 2:1, а также может осуществляться только вниз – то есть, снижением питающего напряжения.

    При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности.

    Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой.

    На практике для этого применяют различные схемы регуляторов.

    Автотрансформаторное регулирование напряжения

    Автотрансформатор – это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков. При этом нет гальванической развязки от сети, но она в данном случае и не нужна, поэтому получается экономия из-за отсутствия вторичной обмотки.

     На схеме изображён автотрансформатор T1, переключатель SW1, на который приходят отводы с разным напряжением, и двигатель М1.

    Регулировка получается ступенчатой, обычно используют не более 5 ступеней регулирования.

     Преимущества данной схемы:

        • неискажённая форма выходного напряжения (чистая синусоида)
        • хорошая перегрузочная способность трансформатора

     Недостатки:

        • большая масса и габариты трансформатора (зависят от мощности нагрузочного мотора)
        • все недостатки присущие регулировке напряжением

    Тиристорный регулятор оборотов двигателя

    В данной схеме используются ключи – два тиристора, включённых встречно-параллельно (напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения) или симистор.

    Схема управления регулирует момент открытия и закрытия тиристоров относительно фазового перехода через ноль, соответственно “отрезается” кусок вначале или, реже в конце волны напряжения.

    Таким образом изменяется среднеквадратичное значение напряжения.

    Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки – ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов (так называемые диммеры).

    Важно

    Ещё один способ регулирования – пропуск полупериодов волны напряжения, но при частоте в сети 50 Гц для двигателя это будет заметно – шумы и рывки при работе.

    Для управления двигателями регуляторы модифицируют из-за особенностей индуктивной нагрузки:

    • устанавливают защитные LRC-цепи для защиты силового ключа (конденсаторы, резисторы, дроссели)
    • добавляют на выходе конденсатор для корректировки формы волны напряжения
    • ограничивают минимальную мощность регулирования напряжения – для гарантированного старта двигателя
    • используют тиристоры с током в несколько раз превышающим ток электромотора

    Достоинства тиристорных регуляторов:

        • низкая стоимость
        • малая масса и размеры 

      Недостатки:

        • можно использовать для двигателей небольшой мощности
        • при работе возможен шум, треск, рывки двигателя 
        • при использовании симисторов на двигатель попадает постоянное напряжение
        • все недостатки регулирования напряжением

    Стоит отметить, что в большинстве современных кондиционеров среднего и высшего уровня скорость вентилятора регулируется именно таким способом.

    Транзисторный регулятор напряжения

    Как называет его сам производитель – электронный автотрансформатор или ШИМ-регулятор.

    Изменение напряжения осуществляется по принципу ШИМ (широтно-импульсная модуляция), а в выходном каскаде используются транзисторы – полевые или биполярные с изолированным затвором (IGBT).

    Выходные транзисторы коммутируются с высокой частотой (около 50 кГц), если при этом изменить ширину импульсов и пауз между ними, то изменится и результирующее напряжение на нагрузке. Чем короче импульс и длиннее паузы между ними, тем меньше в итоге напряжение и подводимая мощность.

    Для двигателя, на частоте в несколько десятков кГц, изменение ширины импульсов равносильно изменению напряжения.

    Выходной каскад такой же как и у частотного преобразователя, только для одной фазы – диодный выпрямитель и два транзистора вместо шести, а схема управления изменяет выходное напряжение.

     Плюсы электронного автотрансформатора:

          • Небольшие габариты и масса прибора
          • Невысокая стоимость
          • Чистая, неискажённая форма выходного тока
          • Отсутствует гул на низких оборотах
          • Управление сигналом 0-10 Вольт

     Слабые стороны:

          • Расстояние от прибора до двигателя не более 5 метров (этот недостаток устраняется при использовании дистанционного регулятора)
          • Все недостатки регулировки напряжением

    Частотное регулирование

    Ещё совсем недавно (10 лет назад) частотных регуляторов скорости двигателей на рынке было ограниченное количество, и стоили они довольно дорого. Причина – не было дешёвых силовых высоковольтных транзисторов и модулей.

    Но разработки в области твердотельной электроники позволили вывести на рынок силовые IGBT-модули. Как следствие – массовое появление на рынке инверторных кондиционеров, сварочных инверторов, преобразователей частоты.

    На данный момент частотное преобразование – основной способ регулирования мощности, производительности, скорости всех устройств и механизмов приводом в которых является электродвигатель.

    Совет

    Однако, преобразователи частоты предназначены для управления трёхфазными электродвигателями.

    Однофазные двигатели могут управляться:

    • специализированными однофазными ПЧ
    • трёхфазными ПЧ с исключением конденсатора

    Преобразователи для однофазных двигателей

    В настоящее время только один производитель заявляет о серийном выпуске специализированного ПЧ для конденсаторных двигателей – INVERTEK DRIVES.

    Это модель Optidrive E2

    Для стабильного запуска и работы двигателя используются специальные алгоритмы.

    При этом регулировка частоты возможна и вверх, но в ограниченном диапазоне частот, этому мешает конденсатор установленный в цепи фазосдвигающей обмотки, так как его сопротивление напрямую зависит от частоты тока:

    Xc=1/2πfC

    f – частота тока

    С – ёмкость конденсатора

     В выходном каскаде используется мостовая схема с четырьмя выходными IGBT транзисторами:

    Optidrive E2 позволяет управлять двигателем без исключения из схемы конденсатора, то есть без изменения конструкции двигателя – в некоторых моделях это сделать довольно сложно.

    Преимущества специализированного частотного преобразователя:

          • интеллектуальное управление двигателем
          • стабильно устойчивая работа двигателя
          • огромные возможности современных ПЧ:
            • возможность управлять работой двигателя для поддержания определённых характеристик (давления воды, расхода воздуха, скорости при изменяющейся нагрузке)
            • многочисленные защиты (двигателя и самого прибора)
            • входы для датчиков (цифровые и аналоговые)
            • различные выходы
            • коммуникационный интерфейс (для управления, мониторинга)
            • предустановленные скорости
            • ПИД-регулятор

     Минусы использования однофазного ПЧ:

          • ограниченное управление частотой
          • высокая стоимость

    Использование ЧП для трёхфазных двигателей

    Стандартный частотник имеет на выходе трёхфазное напряжение. При подключении к ему однофазного двигателя из него извлекают конденсатор и соединяют по приведённой ниже схеме:

    Геометрическое расположение обмоток друг относительно друга в статоре асинхронного двигателя составляет 90°:

    Фазовый сдвиг трёхфазного напряжения -120°, как следствие этого – магнитное поле будет не круговое , а пульсирующее и его уровень будет меньше чем при питании со сдвигом в 90°.

    Обратите внимание

    В некоторых конденсаторных двигателях дополнительная обмотка выполняется более тонким проводом и соответственно имеет более высокое сопротивление.

    При работе без конденсатора это приведёт к:

    • более сильному нагреву обмотки (срок службы сокращается, возможны кз и межвитковые замыкания)
    • разному току в обмотках

    Многие ПЧ имеют защиту от асимметрии токов в обмотках, при невозможности отключить эту функцию в приборе работа по данной схеме будет невозможна

     Преимущества:

            • более низкая стоимость по сравнению со специализированными ПЧ
            • огромный выбор по мощности и производителям
            • более широкий диапазон регулирования частоты
            • все преимущества ПЧ (входы/выходы, интеллектуальные алгоритмы работы, коммуникационные интерфейсы)

    Недостатки метода:

            • необходимость предварительного подбора ПЧ и двигателя для совместной работы
            • пульсирующий и пониженный момент
            • повышенный нагрев
            • отсутствие гарантии при выходе из строя, т.к. трёхфазные ПЧ не предназначены для работы с однофазными двигателями

    Как сделать регулятор оборотов для болгарки своими руками, как уменьшить или увеличить скорость + видеоинструкция

    Регулятор оборотов

    У вас есть болгарка, но нет регулятора оборотов? Вы можете изготовить его своими руками.

    И то и другое необходимо для надёжной и удобной работы электроинструмента.

    Что такое регулятор оборотов и для чего он нужен

    Это устройство предназначено для управления мощностью электродвигателя. С его помощью можно регулировать скорость вращения вала. Цифры на регулировочном колесе означают изменение частоты вращения диска.

    Регулятор оборотов болгарки

    Регулятор устанавливается не на все болгарки.

    Болгарки с регулятором оборотов: примеры на фото

    Herz HZ-AG125EV Stayer SAG-125–900 Makita 9562CVН Flex LE 9–10 125 Bosch PWR 180 CE ASpro ASpro-A1 Hitachi G14DSL Metabo PE 12–175 DeWALT DCG412M2 EIBENSTOCK EWS 400

    Отсутствие регулятора сильно ограничивает применение шлифовальной машины. Скорость вращения диска влияет на качество работы болгарки и зависит от толщины и твёрдости обрабатываемого материала.

    Если скорость не регулируется, то обороты постоянно держатся на максимуме. Такой режим подходит только для твёрдых и толстых материалов, таких как уголок, труба или профиль. Причины, по которым наличие регулятора необходимо:

  • Для тонкого металла или мягкого дерева нужна более низкая скорость вращения. Иначе кромка металла оплавится, рабочая поверхность диска замылится, а дерево почернеет от высокой температуры.
  • Для резки минералов необходимо регулировать обороты. От большинства из них на высокой скорости откалываются мелкие кусочки и место реза становится неровным.
  • Для полировки автомобилей не нужна самая высокая скорость, иначе лакокрасочное покрытие испортится.
  • Чтобы поменять диск с меньшего диаметра на больший, надо уменьшить обороты. Практически невозможно удержать руками болгарку с большим диском, вращающимся на огромной скорости.
  • Алмазные диски нельзя перегревать, чтобы не испортить поверхность. Для этого снижаются обороты.
  • Наличие такого пуска — это очень важный момент. При запуске мощного электроинструмента, подключенного к сети, происходит бросок пускового тока, который во много раз превышает номинальный ток двигателя, напряжение в сети проседает.

    Хотя этот бросок кратковременный, он вызывает повышенный износ щёток, коллектора двигателя и всех элементов инструмента, по которым он протекает. Это может стать причиной выхода из строя самого инструмента, особенно китайского, с ненадёжными обмотками, которые могут в самый неподходящий момент сгореть во время включения.

    А также идёт большой механический рывок при запуске, что ведёт к быстрому износу редуктора. Такой пуск продлевает жизнь электроинструмента и увеличивает уровень комфорта при работе.

    Электронный блок в УШМ

    Электронный блок позволяет объединить регулятор оборотов и плавный пуск в одно целое. Электронная схема реализована по принципу импульсно — фазового управления с постепенным увеличением фазы открытия симистора. Таким блоком могут снабжаться болгарки разной мощности и ценовой категории.

    Разновидности устройств с электронным блоком: примеры в таблице

    Углошлифовальные машины с электронным блоком: популярные на фото

    Felisatti AG125/1000S Bosch GWS 850 CE Makita SA5040C Makita PC5001C Flex LST 803 VR

    Регулятор оборотов своими руками

    Регулятор оборотов устанавливается не во все модели болгарок. Можно сделать блок для регулирования оборотов своими руками или приобрести готовый.

    Заводские регуляторы оборотов болгарок: фотопримеры

    Регулятор оборотов болгарок Bosh Регулятор оборотов болгарок Bosh Регулятор оборотов болгарок Sturm Регулятор оборотов болгарок DWT Регулятор оборотов болгарок DWT

    Такие регуляторы имеют несложную электронную схему. Поэтому создать аналог своими руками не составит особого труда. Рассмотрим, из чего собирается регулятор оборотов для болгарок до 3 кВт.

    Изготовление печатной платы

    Простейшая схема предствалена ниже.

    Простейшая схема регулятора оборотов

    Так как схема очень простая, нет смысла из-за неё одной устанавливать компьютерную программу для обработки электросхем. Тем более что для печати нужна специальная бумага. И не у всех есть лазерный принтер. Поэтому пойдём самым простым путём изготовления печатной платы.

    Возьмите кусок текстолита. Отрежьте необходимый для микросхемы размер. Поверхность зашкурьте и обезжирьте. Возьмите маркер для лазерных дисков и нарисуйте схему на текстолите. Чтобы не ошибиться, сначала рисуйте карандашом. Далее, приступаем к травлению.

    Можно купить хлорное железо, но после него плохо отмывается раковина. Если случайно капните на одежду, останутся пятна, которые невозможно до конца вывести. Поэтому будем использовать безопасный и дешёвый метод. Подготовьте пластиковую ёмкость для раствора.

    Влейте перекись водорода 100 мл. Добавьте пол столовой ложки соли и пакетик лимонной кислоты до 50 г. Раствор делается без воды. С пропорциями можно экспериментировать. И всегда делайте свежий раствор. Медь должна вся стравиться. На это уходит около часа.

    Промойте плату под струёй колодной воды. Просверлите отверстия.

    Можно сделать ещё проще. Нарисовать схему на бумаге. Приклеить её скотчем к вырезанному текстолиту и просверлить отверстия. И только после этого рисовать схему маркером на плате и травить её.

    Протрите плату спирто — канифольным флюсом или обычным раствором канифоли в изопропиловом спирте. Возьмите немного припоя и залудите дорожки.

    Монтаж электронных компонентов (с фото)

    Подготовьте всё, что пригодится для монтажа платы:

  • Катушка с припоем.

    Катушка с припоем

  • Штырьки в плату.

    Штырьки в плату

  • Симистор bta16.

    Симистор bta16

  • Конденсатор на 100 нФ.

    Конденсатор на 100 нФ

  • Постоянный резистор на 2 кОм.

    Постоянный резистор на 2 кОм

  • Динистор db3.

    Динистор db3

  • Переменный резистор с линейной зависимостью на 500 кОм.

    Переменный резистор на 500 кОм

  • Откусите четыре штырька и впаяйте их в плату. Потом установите динистор и все остальные детали, кроме переменного резистора. Симистор припаивайте последним. Возьмите иглу и щёточку. Почистьте промежутки между дорожками, чтобы убрать возможное замыкание.

    Симистор свободным концом с отверстием крепится на алюминиевый радиатор для охлаждения. Мелкой наждачной бумагой зачистьте область крепления элемента. Возьмите теплопроводящую пасту марки КПТ-8 и нанесите небольшое количество пасты на радиатор. Закрепите симистор винтом и гайкой.

    Так как все детали нашей конструкции находятся под напряжением сети, для регулировки будем применять ручку из изолирующего материала. Оденьте её на переменный резистор. Кусочком провода соедините крайний и средний выводы резистора. Теперь к крайним выводам припаяйте два провода.

    Противоположные концы проводов припаяйте к соответствующим выводам на плате.

    Важно

    Можно весь монтаж сделать навесным. Для этого припаиваем детали микросхемы друг к другу непосредственно с использованием лапок самих элементов и проводов. Здесь тоже нужен радиатор для симистора. Его можно сделать из небольшого куска алюминия. Такой регулятор займёт очень мало места и его можно будет разместить в корпусе болгарки.

    Если захотите установить светодиодный индикатор в регулятор оборотов, то используйте другую схему.

    Схема регулятора со светодиодным индикатором.

    Схема регулятора со светодиодным индикатором

    Здесь добавлены диоды:

    • VD 1 — диод 1N4148;
    • VD 2 — светодиод (индикация работы).

    Регулятор со светодиодом в собранном виде.

    Регулятор со светодиодом в собранном виде

    Этот блок рассчитан для маломощных болгарок, поэтому симистор не установлен на радиатор. Но если вы будете использовать его в мощном инструменте, то не забудьте про алюминиевую плату для теплоотдачи и симистор bta16.

    Изготовление регулятора мощности: видео

    Испытание электронного блока

    Перед подключением блока к инструменту испытаем его. Возьмите накладную розетку. Вмонтируйте в неё два провода. Один из них подключите к плате, а второй к сетевому кабелю. У кабеля остался ещё один провод. Его подключите к сетевой плате. Получается, что регулятор включён последовательно в цепь питания нагрузки. Подключите к цепи лампу и проверьте работу прибора.

    Тестирование регулятора мощности тестером и лампой (видео)

    Подключение регулятора к болгарке

    Регулятор оборотов подключается к инструменту последовательно.

    Схема подключения указана ниже.

    Схема подключения к болгарке

    Если в рукоятке болгарки есть свободное место, то туда можно поместить наш блок. Схема, собранная навесным монтажом, приклеивается эпоксидной смолой, которая служит изолятором и защитой от тряски. Переменный резистор с пластмассовой ручкой выведите наружу, чтобы регулировать обороты.

    Установка регулятора внутрь корпуса углошлифовальной машины: видео

    https://youtube.com/watch?v=e0IiBMDGWqY

    Электронный блок, собранный отдельно от болгарки, помещается корпус из изоляционного материала, так как все элементы находятся под напряжением сети. К корпусу прикручивается переносная розетка с сетевым кабелем. Наружу выводится ручка переменного резистора.

    Регулятор оборотов в коробке

    Регулятор включается в сеть, а инструмент в переносную розетку.

    Регулятор оборотов для болгарки в отдельном корпусе: видео

    Использование

    Существует ряд рекомендаций для правильного использования болгарки с электронным блоком. При запуске инструмента дайте ему разогнаться до установленных оборотов, не спешите резать что-либо.

    После выключения повторно запускайте его через несколько секунд, чтобы успели разрядиться конденсаторы в схеме, тогда повторный пуск будет плавным.

    Регулировать скорость можно во время работы болгарки, медленно поворачивая ручку переменного резистора.

    Болгарка без регулятора оборотов хороша тем, что без серьёзных затрат вы можете сами сделать универсальный регулятор оборотов для любого электроинструмента.

    Электронный блок, вмонтированный в отдельную коробку, а не в корпус шлифовальной машины, можно использовать для дрели, бормашины, циркулярной пилы. Для любого инструмента с коллекторным двигателем.

    Конечно, удобнее, когда ручка регулятора находится на инструменте, и не нужно никуда отходить и наклоняться, чтобы её повернуть. Но тут уже вам решать. Это дело вкуса.

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector