Самостоятелно производство на регулатор на скоростта на електродвигателя. Регулатор на оборотите на двигателя на електроинструмента - схема и принцип на работа Направи си сам 220V регулатор на оборотите на двигателя

Можете да регулирате скоростта на въртене на вала на колекторен двигател с ниска мощност, като го свържете последователно към неговата захранваща верига. Но тази опция създава много ниска ефективност и освен това няма възможност за плавна промяна на скоростта на въртене.

Основното е, че този метод понякога води до пълно спиране на електродвигателя при ниско захранващо напрежение. Електрически регулатор на скоростта на двигателя Веригите за постоянен ток, описани в тази статия, нямат тези недостатъци. Тези схеми могат успешно да се използват и за промяна на яркостта на 12-волтови лампи с нажежаема жичка.

Описание на 4 вериги на регулатора на скоростта на електродвигателя

Първа схема

Скоростта на въртене се променя от променлив резистор R5, който променя продължителността на импулсите. Тъй като амплитудата на ШИМ импулсите е постоянна и равна на захранващото напрежение на електродвигателя, той никога не спира дори при много ниска скорост на въртене.

Втора схема

Той е подобен на предишния, но като главен осцилатор се използва операционният усилвател DA1 (K140UD7).

Този операционен усилвател функционира като генератор на напрежение, произвеждащ импулси с триъгълна форма и имащ честота 500 Hz. Променливият резистор R7 задава скоростта на въртене на електродвигателя.

Трета схема

Той е уникален, изграден върху него. Главният осцилатор работи с честота 500 Hz. Ширината на импулса и следователно скоростта на двигателя могат да се променят от 2% до 98%.

Слабото място на всички горепосочени схеми е, че те нямат елемент за стабилизиране на скоростта на въртене при увеличаване или намаляване на натоварването на вала на постояннотоковия двигател. Можете да разрешите този проблем, като използвате следната диаграма:

Както повечето подобни регулатори, веригата на този регулатор има главен генератор на напрежение, който произвежда триъгълни импулси с честота 2 kHz. Цялата специфика на веригата е наличието на положителна обратна връзка (POS) чрез елементи R12, R11, VD1, C2, DA1.4, която стабилизира скоростта на въртене на вала на електродвигателя при увеличаване или намаляване на натоварването.

Когато настройвате верига с конкретен двигател, съпротивление R12, изберете дълбочина на PIC, при която не възникват собствени колебания на скоростта на въртене при промяна на товара.

Части от регулатори на въртене на електродвигатели

В тези схеми е възможно да се използват следните заместители на радиокомпоненти: транзистор KT817B - KT815, KT805; KT117A може да бъде заменен с KT117B-G или 2N2646; Операционен усилвател K140UD7 на K140UD6, KR544UD1, TL071, TL081; таймер NE555 - S555, KR1006VI1; микросхема TL074 - TL064, TL084, LM324.

Когато използвате по-мощен товар, ключовият транзистор KT817 може да бъде заменен с мощен транзистор с полеви ефекти, например IRF3905 или подобен.

Плавната работа на двигателя, без трептения или пренапрежения на тока, е ключът към неговата издръжливост. За да контролирате тези индикатори, се използва регулатор на скоростта на електродвигателя за 220V, 12V и 24V; всички тези честоти могат да бъдат направени със собствени ръце или можете да закупите готов модул.

Защо ви е необходим регулатор на скоростта?

Регулатор на скоростта на двигателя, честотен преобразувател, е устройство с мощен транзистор, което е необходимо за инвертиране на напрежението, както и за осигуряване на плавно спиране и стартиране на асинхронен двигател с помощта на ШИМ. ШИМ – широкоимпулсно управление на електрически устройства. Използва се за създаване на специфична синусоида на променлив и постоянен ток.

Снимка - мощен регулатор за асинхронен двигател

Най-простият пример за преобразувател е конвенционален стабилизатор на напрежение. Но обсъжданото устройство има много по-широк обхват на работа и мощност.

Честотните преобразуватели се използват във всяко устройство, което се захранва с електрическа енергия. Регулаторите осигуряват изключително прецизно управление на електрическия мотор, така че скоростта на двигателя да може да се регулира нагоре или надолу, поддържайки оборотите на желаното ниво и предпазвайки инструментите от внезапни обороти. В този случай електрическият мотор използва само енергията, необходима за работа, вместо да работи на пълна мощност.

Снимка – Регулатор на скоростта на DC мотор

Защо се нуждаете от регулатор на скоростта за асинхронен електродвигател:

За пестене на енергия. Чрез контролиране на скоростта на двигателя, плавността на неговия старт и спиране, силата и скоростта, можете да постигнете значителни спестявания на лични средства. Като пример, намаляването на скоростта с 20% може да доведе до спестяване на енергия от 50%.
Честотният преобразувател може да се използва за управление на температурата, налягането на процеса или без използването на отделен контролер;
Не е необходим допълнителен контролер за плавен старт;
Разходите за поддръжка са значително намалени.

Устройството често се използва за заваръчна машина (главно за полуавтоматични машини), електрическа печка, редица домакински уреди (прахосмукачка, шевна машина, радио, пералня), домашен нагревател, различни модели кораби и др.

Снимка – PWM регулатор на скоростта

Принцип на действие на регулатора на скоростта

Регулаторът на скоростта е устройство, състоящо се от следните три основни подсистеми:

AC мотор;
Главен контролер на задвижването;
Задвижване и допълнителни части.

Когато AC моторът се стартира на пълна мощност, токът се прехвърля с пълната мощност на товара, това се повтаря 7-8 пъти. Този ток огъва намотките на двигателя и генерира топлина, която ще се генерира дълго време. Това може значително да намали дълготрайността на двигателя. С други думи, преобразувателят е вид стъпков инвертор, който осигурява двойно преобразуване на енергия.

Снимка - схема на регулатора за колекторен двигател

В зависимост от входящото напрежение честотният регулатор на скоростта на трифазен или еднофазен електродвигател коригира тока от 220 или 380 волта. Това действие се извършва с помощта на изправителен диод, който се намира на входа на енергията. След това токът се филтрира с помощта на кондензатори. След това се генерира PWM, електрическата верига е отговорна за това. Сега намотките на асинхронния двигател са готови да предадат импулсния сигнал и да ги интегрират в желаната синусоида. Дори и с микроелектрически двигател, тези сигнали се издават буквално на партиди.

Снимка - синусоида на нормална работа на електродвигател

Как да изберем регулатор

Има няколко характеристики, по които трябва да изберете регулатор на скоростта за автомобил, електродвигател на машина или домакински нужди:

Тип контрол. За колекторни двигатели има регулатори с векторна или скаларна система за управление. Първите се използват по-често, но вторите се считат за по-надеждни;
Мощност. Това е един от най-важните фактори при избора на електрически честотен преобразувател. Необходимо е да се избере честотен генератор с мощност, която съответства на максимално допустимата на защитаваното устройство. Но за двигател с ниско напрежение е по-добре да изберете регулатор, по-мощен от допустимата стойност на вата;
Волтаж. Естествено, всичко тук е индивидуално, но ако е възможно, трябва да закупите регулатор на скоростта за електрически двигател, чиято електрическа схема има широк диапазон от допустими напрежения;
Честотен диапазон. Преобразуването на честотата е основната задача на това устройство, така че опитайте се да изберете модел, който най-добре ще отговаря на вашите нужди. Да речем, за ръчен рутер ще са достатъчни 1000 Hertz;
Според други характеристики. Това е гаранционният срок, броят на входовете, размерът (има специална приставка за настолни машини и ръчни инструменти).

В същото време трябва да разберете, че има така нареченият универсален регулатор на въртене. Това е честотен преобразувател за безчеткови двигатели.

Снимка – регулаторна схема за безчеткови двигатели

В тази схема има две части - едната е логическа, където микроконтролерът е разположен на чипа, а втората е захранващата. По принцип такава електрическа верига се използва за мощен електродвигател.

Видео: регулатор на скоростта на електромотора с SHIRO V2

Как да направите домашен регулатор на оборотите на двигателя

Можете да направите прост регулатор на скоростта на двигателя на триак, неговата диаграма е представена по-долу, а цената се състои само от части, продавани във всеки магазин за електротехника.

За да работим, се нуждаем от мощен триак от типа BT138-600, препоръчва се от списание за радиотехника.

Снимка - схема на регулатора на скоростта "направи си сам".

В описаната схема скоростта ще се регулира с помощта на потенциометър P1. Параметър P1 определя фазата на входящия импулсен сигнал, който от своя страна отваря триака. Тази схема може да се използва както в полското земеделие, така и у дома. Можете да използвате този регулатор за шевни машини, вентилатори, настолни пробивни машини.

Принципът на работа е прост: в момента, в който двигателят се забави малко, неговата индуктивност пада и това повишава напрежението в R2-P1 и C3, което от своя страна води до по-дълго отваряне на триака.

Тиристорният регулатор с обратна връзка работи малко по-различно. Той позволява на енергията да тече обратно в енергийната система, което е много икономично и полезно. Това електронно устройство включва включването на мощен тиристор в електрическата верига. Диаграмата му изглежда така:

Тук за подаване на постоянен ток и коригиране са необходими генератор на управляващ сигнал, усилвател, тиристор и верига за стабилизиране на скоростта.

Свързва се между захранването и товара. Захранването може да се осигури от батерия или AC/DC адаптер с подходящо натоварване.

Товарът може да бъде всеки DC двигател или лампа с нажежаема жичка. Благодарение на импулсната работа (PWM), веригата работи почти без загуба на енергия. Контролният транзистор не изисква радиатор.

Регулаторната верига е идеална за регулиране на скоростта на бормашина за пробиване на печатни платки. При ниски скорости той гарантира, че свредлото работи с относително висок въртящ момент.

Описание на регулатора на скоростта на електродвигателя

Логическите елементи DD1.1, DD1.2 се използват под формата на класически PWM генератор. Резистор R1 изпълнява само защитна функция. Честотата на генератора се определя от капацитета C2 или C3 и съпротивлението на потенциометъра PR1 заедно с R2, R3. Паралелно свързаните логически елементи DD1.3, DD1.4 управляват MOSFET транзистора (VT1).

Когато използвате MOSFET транзистор във веригата, резистор R4 не е необходим и на негово място е инсталиран джъмпер. Този резистор (R4) се предоставя само ако вместо MOSFET е инсталиран транзистор Дарлингтън с n-p-n структура, например BD649. Тогава, за да ограничите базовия ток, резисторът R4 трябва да има стойност от 1k...2.2k.

PR1 ви позволява да промените работния цикъл на генерирания сигнал в много широк диапазон, от приблизително 1% до приблизително 99%. Сигналът от генератора периодично отваря и затваря транзистора VT1, а средната мощност, подадена към товара (конектор Z2), зависи от работния цикъл на сигнала. По този начин потенциометърът PR1 позволява плавно регулиране на захранването, подавано към товара.

Диодът VD4 с обратно свързване е незаменим при използване на индуктивен товар (например електрически двигател). Без диод VD4 в момента на изключване могат да се появят импулси на изтичането на транзистора VT1, които значително надвишават допустимата стойност за даден транзистор и това може да го повреди.

Благодарение на импулсната работа, загубите на мощност на транзистора VT1 са малки и следователно не изискват радиатор, дори при токове от порядъка на няколко ампера, т.е. мощност на натоварване до 100 W. Трябва да се има предвид, че устройството е регулатор на мощността, а не стабилизатор на скоростта на двигателя, така че скоростта на двигателя зависи от натоварването му.

ВНИМАНИЕ! Веригата регулира мощността в режим на пулсация, като прилага меандър към товара. Такива импулси могат да бъдат източник на електромагнитни смущения. За да се сведат до минимум смущенията, трябва да се използват къси връзки между устройството и товара.

Свързващият кабел трябва да бъде под формата на усукана двойка (обикновени два проводника, усукани заедно). Също така се препоръчва допълнително да свържете електролитен кондензатор (набор от кондензатори) с капацитет 1000 ... 10000 микрона към захранващия конектор Z1.

Веригата осигурява допълнителен кондензатор C3, свързан с помощта на джъмпер J1. Включването на този кондензатор води до намаляване на честотата на генератора от 700Hz до приблизително 25Hz. Това е полезно по отношение на генерираните електромагнитни смущения.

Въпреки че в някои случаи намаляването на честотата може да е неприемливо, например може да доведе до забележимо мигане на лампата. След това трябва самостоятелно да изберете оптималния капацитет C3.

Ако има нужда от регулиране на скоростта на двигател, свързан към мрежа от 220 V, препоръчваме да сглобите такава проста схема. Този регулатор на скоростта на въртене на двигателя се отличава с ниската си цена (микросхемата на Aliexpress струва около 100 рубли), наличието на текуща обратна връзка и фазово управление на променливотоков електродвигател.

Схема на регулатор на променливотоков двигател

Драйверът U2008B е предназначен за фазово управление и е направен по биполярна технология. Това ви позволява да контролирате текущото ниво на натоварване, както и да извършвате компенсация на фазовия контрол.

Спецификации на регулатора на скоростта на AC мотор

Захранване: 220V AC
Мощност на натоварване: до 500 W
Мек старт на двигателя

Триакът TIC226 изисква радиатор за по-големи натоварвания. Не са необходими до 100 вата. Можете да го замените с всеки друг, например популярния B138-600. Ако забележите, има монтиран джъмпер J1 на печатната платка: компенсация на тока на натоварване или плавен старт. Тримерният резистор PR1 задава границите на диапазона, а външната променлива P1 директно регулира скоростта на въртене на свързания двигател.

Здравейте всички, вероятно много радиолюбители, като мен, имат повече от едно хоби, а няколко. В допълнение към дизайна на електронни устройства, аз се занимавам с фотография, заснемане на видео с DSLR камера и монтаж на видео. Като видеооператор имах нужда от плъзгач за видеозаснемане и първо ще обясня накратко какво представлява. Снимката по-долу показва фабричния плъзгач.

Плъзгачът е предназначен за видеозаснемане на фотоапарати и видеокамери. Аналогична е на релсовата система, използвана в широкоформатното кино. С негова помощ се създава плавно движение на камерата около снимания обект. Друг много мощен ефект, който може да се използва при работа с плъзгач, е способността да се приближавате или отдалечавате от обекта. Следващата снимка показва двигателя, който е избран за направата на слайдера.

Плъзгачът се задвижва от 12-волтов DC мотор. В интернет беше намерена схема на регулатор на двигателя, който движи плъзгача. Следващата снимка показва индикатора за захранване на светодиода, превключвателя, който контролира заден ход и превключвателя за захранване.

При работа с такова устройство е важно да има плавен контрол на скоростта, плюс лесно включване на реверс на двигателя. Скоростта на въртене на вала на двигателя, в случай на използване на нашия регулатор, се регулира плавно чрез завъртане на копчето на променлив резистор 5 kOhm. Може би не съм единственият от потребителите на този сайт, който се интересува от фотография и някой друг ще иска да копира това устройство; тези, които желаят, могат да изтеглят архив с електрическа схема и печатна платка на регулатора в края на статията. Следващата фигура показва схематична диаграма на регулатор за двигател:

Верига на регулатора

Веригата е много проста и може лесно да се сглоби дори от начинаещи радиолюбители. Сред предимствата на сглобяването на това устройство мога да назова неговата ниска цена и възможността да го персонализирате според вашите нужди. Фигурата показва печатната платка на контролера:

Но обхватът на приложение на този регулатор не се ограничава само до плъзгачи; той може лесно да се използва като регулатор на скоростта, например машинна бормашина, домашен Dremel, захранван от 12 волта, или компютърен охладител, например, с размери с размери 80 х 80 или 120 х 120 мм. Разработих и схема за реверсиране на двигателя или с други думи бърза промяна на въртенето на вала в другата посока. За да направя това, използвах шест-пинов превключвател с 2 позиции. Следващата фигура показва неговата диаграма на свързване:

Средните контакти на превключвателя, маркирани (+) и (-), са свързани към контактите на платката, маркирани с M1.1 и M1.2, полярността няма значение. Всеки знае, че компютърните охладители, когато захранващото напрежение и съответно скоростта са намалени, правят много по-малко шум по време на работа. На следващата снимка транзисторът KT805AM е на радиатора:

Във веригата може да се използва почти всеки транзистор с n-p-n структура със средна и голяма мощност. Диодът може да бъде заменен и с аналози, подходящи за тока, например 1N4001, 1N4007 и др. Клемите на двигателя са шунтирани от диод в обратна връзка; това беше направено, за да се защити транзистора по време на моментите на включване и изключване на веригата, тъй като нашият двигател има индуктивен товар. Също така веригата осигурява индикация, че плъзгачът е включен на светодиод, свързан последователно с резистор.

Когато използвате двигател с по-голяма мощност от показаната на снимката, транзисторът трябва да бъде прикрепен към радиатора, за да се подобри охлаждането. Снимка на получената дъска е показана по-долу:

Обсъдете статията УПРАВЛЕНИЕ НА ОБОРОТИ НА ДВИГАТЕЛЯ С РЕЗЕРВЕН ХОД