Scheme de regulatoare de viteză pentru motoare cu perii de joasă tensiune. Tipuri și proiectare de regulatoare de turație pentru motoare cu comutator. Prezentare generală a circuitelor tipice

Orice unealtă electrică modernă sau aparat de uz casnic folosește un motor comutator. Acest lucru se datorează versatilității lor, adică capacității de a funcționa atât pe tensiune alternativă, cât și pe tensiune continuă. Un alt avantaj este cuplul de pornire eficient.

Cu toate acestea, viteza mare a motorului comutatorului nu se potrivește tuturor utilizatorilor. Pentru un pornire lină și capacitatea de a schimba viteza de rotație, a fost inventat un regulator, care este foarte posibil să îl faceți cu propriile mâini.

Principiul de funcționare și tipurile de motoare cu comutator

Fiecare motor electric este format dintr-un comutator, stator, rotor și perii. Principiul funcționării sale este destul de simplu:

Pe lângă dispozitivul standard, există și:

Dispozitiv regulator

Există multe scheme de astfel de dispozitive în lume. Cu toate acestea, toate pot fi împărțite în 2 grupe: produse standard și produse modificate.

Dispozitiv standard

Produsele tipice se disting prin ușurința de fabricare a idnistorului și fiabilitatea bună la schimbarea turației motorului. De regulă, astfel de modele se bazează pe regulatoare cu tiristoare. Principiul de funcționare al unor astfel de scheme este destul de simplu:

Astfel, viteza motorului comutatorului este reglată. În cele mai multe cazuri, o schemă similară este utilizată în aspiratoarele de uz casnic străine. Cu toate acestea, trebuie să știți că un astfel de regulator de viteză nu are feedback. Prin urmare, atunci când sarcina se schimbă, va trebui să reglați viteza motorului electric.

Scheme schimbate

Desigur, dispozitivul standard se potrivește multor fani ai regulatoarelor de viteză pentru a „sapa” în electronică. Cu toate acestea, fără progres și îmbunătățire a produselor, am fi încă trăit în epoca de piatră. Prin urmare, se inventează în mod constant scheme mai interesante, pe care mulți producători sunt bucuroși să le folosească.

Cele mai utilizate sunt reostatele și regulatoarele integrale. După cum sugerează și numele, prima opțiune se bazează pe un circuit reostat. În al doilea caz, se folosește un temporizator integral.

Cele reostatice sunt eficiente în schimbarea numărului de rotații ale motorului comutatorului. Eficiența ridicată se datorează tranzistorilor de putere, care iau o parte din tensiune. Astfel, debitul de curent este redus și motorul funcționează cu mai puțin efort.

Video: dispozitiv de control al vitezei cu întreținere a puterii

Principalul dezavantaj al acestei scheme este cantitatea mare de căldură generată. Prin urmare, pentru o funcționare fără probleme, regulatorul trebuie să fie răcit în mod constant. Mai mult, răcirea dispozitivului trebuie să fie intensă.

O abordare diferită este implementată într-un regulator integral, unde un temporizator integral este responsabil pentru sarcină. De regulă, în astfel de circuite se folosesc tranzistori de aproape orice tip. Acest lucru se datorează faptului că conține un microcircuit cu valori mari ale curentului de ieșire.

Dacă sarcina este mai mică de 0,1 amperi, atunci toată tensiunea merge direct la microcircuit, ocolind tranzistoarele. Cu toate acestea, pentru ca regulatorul să funcționeze eficient, este necesar ca la poartă să existe o tensiune de 12V. Prin urmare, circuitul electric și tensiunea de alimentare în sine trebuie să corespundă acestui interval.

Prezentare generală a circuitelor tipice

Puteți regla rotația arborelui unui motor electric de putere mică prin conectarea unui rezistor de putere în serie cu nr. Cu toate acestea, această opțiune are o eficiență foarte scăzută și incapacitatea de a schimba fără probleme viteza. Pentru a evita o astfel de neplăcere, ar trebui să luați în considerare mai multe circuite de reglare care sunt utilizate cel mai des.

După cum știți, PWM are o amplitudine constantă a pulsului. În plus, amplitudinea este identică cu tensiunea de alimentare. În consecință, motorul electric nu se va opri nici măcar atunci când rulează la viteze mici.

A doua opțiune este similară cu prima. Singura diferență este că un amplificator operațional este folosit ca oscilator principal. Această componentă are o frecvență de 500 Hz și produce impulsuri de formă triunghiulară. Reglarea se realizează și cu ajutorul unui rezistor variabil.

Cum să o faci singur

Dacă nu doriți să cheltuiți bani pentru achiziționarea unui dispozitiv gata făcut, îl puteți face singur. În acest fel, nu numai că poți economisi bani, ci și să câștigi experiență utilă. Deci, pentru a face un regulator tiristor, veți avea nevoie de:

• fier de lipit (pentru a verifica funcționalitatea);
• fire;
• tiristoare, condensatoare și rezistențe;
• sistem.

După cum se poate vedea din diagramă, regulatorul controlează doar 1 semiciclu. Cu toate acestea, pentru a testa performanța pe un fier de lipit obișnuit, acest lucru va fi suficient.

Dacă nu aveți suficiente cunoștințe pentru a descifra diagrama, vă puteți familiariza cu versiunea text:

Utilizarea regulatoarelor permite utilizarea mai economică a motoarelor electrice. În anumite situații, un astfel de dispozitiv poate fi realizat independent. Cu toate acestea, pentru scopuri mai serioase (de exemplu, monitorizarea echipamentelor de încălzire), este mai bine să achiziționați un model gata făcut. Din fericire, pe piață există o selecție largă de astfel de produse, iar prețul este destul de accesibil.

Motorul de la o mașină de spălat, care este excelent pentru articolele de casă, are viteze prea mari și o durată de viață scurtă la viteze maxime. Prin urmare, folosesc un regulator de viteză simplu de casă (fără pierderi de putere). Schema a fost testată și a dat rezultate excelente. Viteza este reglabila de la aproximativ 600 la max.

Potențiometrul este izolat electric de rețea, ceea ce crește siguranța utilizării regulatorului.

Triac-ul trebuie așezat pe radiator.

Aproape orice optocupler (2 buc), dar EL814 are 2 LED-uri de contor în interior și este potrivit pentru acest circuit.

Un tranzistor de înaltă tensiune poate fi instalat, de exemplu, IRF740 (de la sursa de alimentare a unui computer), dar ar fi păcat să instalați un astfel de tranzistor puternic într-un circuit de curent scăzut. Tranzistoarele 1N60, 13003, KT940 funcționează bine.

În loc de podul KTs407, este destul de potrivit un pod 1N4007 sau oricare cu >300V și un curent de >100mA.

Signet în format .lay5. Sigilul este desenat „Vedere din partea M2 (lipire)”, deci La ieșirea către o imprimantă, aceasta trebuie să fie oglindă. Culoare M2 = negru, fundal = alb, nu imprimați alte culori. Conturul plăcii (pentru tăiere) este realizat pe partea M2 și va indica limitele plăcii după gravare. Ar trebui să fie îndepărtat înainte de a sigila piesele. Un desen al pieselor din partea de montare a fost adăugat la sigiliu pentru transferul pe sigiliu. Apoi capătă un aspect frumos și finisat.

Reglarea de la 600 rpm este potrivită pentru majoritatea produselor de casă, dar pentru cazuri speciale se propune un circuit cu tranzistor cu germaniu. Viteza minimă a fost redusă la 200.

Viteza minimă a fost de 200 rpm (170-210, turometrul electronic nu măsoară bine la viteze mici), tranzistorul T3 a fost instalat GT309, este conducție directă și sunt multe. Daca pui MP39, 40, 41, P13, 14, 15, atunci viteza ar trebui sa scada si mai mult, dar nu mai vad nevoia. Principalul lucru este că astfel de tranzistori sunt ca murdăria, spre deosebire de MP37 (vezi forum).

Pornirea soft funcționează excelent, adevărat, arborele motorului este gol, dar din cauza sarcinii pe arbore în timpul pornirii, voi selecta R5 dacă este necesar.

R5 = 0-3k3 in functie de sarcina;; R6 = 18 Ohm - 51 Ohm - în funcție de triac, nu am acest rezistor acum;; R4 = 3k - 10k - protectie T3;; RP1 = 2k-10k - regulator de viteza, conectat la retea, este necesara protectie fata de tensiunea de retea a operatorului!!!. Există potențiometre cu axă din plastic, este indicat să le folosiți!!!Acesta este un mare dezavantaj al acestei scheme, iar dacă nu este mare nevoie de viteze mici, vă sfătuiesc să utilizați V17 (de la 600 rpm).

C2 = pornire uşoară, = timp de întârziere pentru pornirea motorului;; R5 = sarcina C2, = panta curbei de sarcină, = timpul de accelerație a motorului;; Timpul de descărcare R7 - C2 pentru următorul ciclu de pornire ușoară (la 51k este de aproximativ 2-3 secunde)

Lista radioelementelor

Desemnare	Tip	Denumire	Cantitate	Notă	Magazin	Blocnotesul meu
T1	Triac	BT139-600	1			La blocnotes
T2	Dinistor		1			La blocnotes
VD	Pod de diode	KTs407A	1			La blocnotes
VD4	Dioda redresoare	1N4148	1			La blocnotes
C2	Condensator	220 uF x 4 V	1			La blocnotes
C1	Condensator	100 nF x 160 V	1			La blocnotes
R1	Rezistor	3,3 kOhm 0,5 W	1			La blocnotes
R2	Rezistor	330 Ohm 0,5W	1			La blocnotes
R3	Rezistor	470 kOhm 0,125 W	1			La blocnotes
R4	Rezistor	200 Ohm 0,125 W	1			La blocnotes
R5	Rezistor	200 Ohm 0,125 W	1			La blocnotes
V1	Optocupler	PC817	2			La blocnotes
T3	Tranzistor bipolar	GT309G	1			La blocnotes
C2a	Condensator	47 uF x 4 V	1

Când utilizați un motor electric în unelte, una dintre problemele grave este reglarea vitezei de rotație a acestora. Dacă viteza nu este suficient de mare, atunci instrumentul nu este suficient de eficient.

Dacă este prea mare, atunci aceasta duce nu numai la o risipă semnificativă de energie electrică, ci și la o posibilă ardere a instrumentului. Dacă viteza de rotație este prea mare, funcționarea instrumentului poate deveni, de asemenea, mai puțin previzibilă. Cum să o repar? În acest scop, se obișnuiește să se folosească un regulator special de viteză de rotație.

Motorul pentru scule electrice și aparate de uz casnic este de obicei unul dintre cele două tipuri principale:

1. Motoare comutatoare.
2. Motoare asincrone.

În trecut, a doua dintre aceste categorii era cea mai răspândită. În prezent, aproximativ 85% din motoarele folosite la sculele electrice, aparatele de uz casnic sau de bucătărie sunt de tip comutator. Acest lucru se explică prin faptul că sunt mai compacte, sunt mai puternice și procesul de gestionare a acestora este mai simplu.

Funcționarea oricărui motor electric se bazează pe un principiu foarte simplu: Dacă plasați un cadru dreptunghiular între polii unui magnet, care se poate roti în jurul axei sale și trece un curent continuu prin el, cadrul va începe să se rotească. Direcția de rotație este determinată conform „regula mâinii drepte”.

Acest model poate fi folosit pentru a acționa un motor de comutator.

Punctul important aici este conectarea curentului la acest cadru. Deoarece se rotește, se folosesc contacte speciale de alunecare pentru aceasta. După ce cadrul se rotește cu 180 de grade, curentul prin aceste contacte va curge în direcția opusă. Astfel, sensul de rotație va rămâne același. În același timp, rotirea lină nu va funcționa. Pentru a obține acest efect, este obișnuit să folosiți câteva zeci de cadre.

Dispozitiv

Un motor de comutator constă de obicei dintr-un rotor (armatură), stator, perii și tahogenerator:

1. Rotor- aceasta este partea rotativă, statorul este un magnet extern.
2. Perii din grafit- aceasta este partea principală a contactelor culisante, prin care este furnizată tensiune armăturii rotative.
3. Tahogenerator este un dispozitiv care monitorizează caracteristicile de rotație. În cazul unei încălcări a uniformității mișcării, ajustează tensiunea furnizată motorului, făcându-l astfel mai fin.
4. Stator poate conține nu un magnet, ci, de exemplu, 2 (2 perechi de poli). De asemenea, în loc de magneți statici, aici pot fi folosite bobine de electromagneți. Un astfel de motor poate funcționa atât cu curent continuu, cât și cu curent alternativ.

Ușurința de reglare a vitezei unui motor cu comutator este determinată de faptul că viteza de rotație depinde direct de mărimea tensiunii aplicate.

În plus, o caracteristică importantă este că axa de rotație poate fi atașată direct la o unealtă rotativă fără a utiliza mecanisme intermediare.

Dacă vorbim despre clasificarea lor, putem vorbi despre:

1. Motoare periate curent continuu.
2. Motoare periate curent alternativ.

În acest caz, vorbim despre ce fel de curent este folosit pentru a alimenta motoarele electrice.

Clasificarea se poate face și după principiul excitației motorii. Într-un design de motor cu perii, puterea electrică este furnizată atât rotorului, cât și statorului motorului (dacă folosește electromagneți).

Diferența constă în modul în care sunt organizate aceste conexiuni.

Aici se obișnuiește să se distingă:

• Excitație paralelă.
• Excitație constantă.
• Excitație paralel-secvențială.

Ajustare

Acum să vorbim despre cum puteți regla viteza motoarelor cu comutator. Datorită faptului că viteza de rotație a motorului depinde pur și simplu de cantitatea de tensiune furnizată, orice mijloace de reglare care sunt capabile să îndeplinească această funcție sunt destul de potrivite pentru aceasta.

Să enumerăm câteva dintre aceste opțiuni ca exemple:

1. Autotransformator de laborator(LATR).
2. Plăci de reglaj din fabrică, folosit la aparatele de uz casnic (le poti folosi in special pe cele folosite in mixere sau aspiratoare).
3. Butoane, folosit la proiectarea sculelor electrice.
4. Regulatoare casnice iluminare cu acțiune lină.

Cu toate acestea, toate metodele de mai sus au un defect foarte important. Odată cu scăderea vitezei, scade și puterea motorului. În unele cazuri, poate fi oprit chiar și doar cu mâna. În unele cazuri, acest lucru poate fi acceptabil, dar în cele mai multe cazuri, este un obstacol serios.

O opțiune bună este reglarea vitezei folosind un tahogenerator. De obicei este instalat din fabrică. Dacă există abateri ale vitezei de rotație a motorului, motorului i se transmite o sursă de alimentare deja reglată corespunzătoare vitezei de rotație necesare. Dacă integrați controlul rotației motorului în acest circuit, atunci nu va exista nicio pierdere de putere.

Cum arată asta constructiv? Cele mai comune sunt controlul reostatic al rotației și cele realizate folosind semiconductori.

În primul caz, vorbim de rezistență variabilă cu reglare mecanică. Este conectat în serie la motorul comutatorului. Dezavantajul este generarea suplimentară de căldură și pierderea suplimentară a bateriei. Cu această metodă de reglare, există o pierdere a puterii de rotație a motorului. Este o soluție ieftină. Nu se aplică pentru motoarele suficient de puternice din motivele menționate.

În cel de-al doilea caz, când se utilizează semiconductori, motorul este controlat prin aplicarea anumitor impulsuri. Circuitul poate modifica durata unor astfel de impulsuri, care la rândul său modifică viteza de rotație fără pierderi de putere.

Cum să-l faci singur?

Există diferite opțiuni pentru schemele de ajustare. Să prezentăm una dintre ele mai detaliat.

Iată cum funcționează:

Inițial, acest dispozitiv a fost dezvoltat pentru a regla motorul comutatorului în vehiculele electrice. Vorbeam despre unul în care tensiunea de alimentare este de 24 V, dar acest design este aplicabil și altor motoare.

Punctul slab al circuitului, care a fost identificat în timpul testării funcționării acestuia, este adecvarea sa slabă la valori de curent foarte mari. Acest lucru se datorează unei anumite încetiniri a funcționării elementelor tranzistoare ale circuitului.

Se recomandă ca curentul să nu depășească 70 A. Nu există protecție împotriva curentului sau a temperaturii în acest circuit, așa că se recomandă să construiți un ampermetru și să monitorizați vizual curentul. Frecvența de comutare va fi de 5 kHz, este determinată de condensatorul C2 cu o capacitate de 20 nf.

Pe măsură ce curentul se modifică, această frecvență se poate schimba între 3 kHz și 5 kHz. Rezistorul variabil R2 este utilizat pentru reglarea curentului. Când utilizați un motor electric acasă, se recomandă utilizarea unui regulator de tip standard.

În același timp, se recomandă selectarea valorii lui R1 în așa fel încât să se configureze corect funcționarea regulatorului. De la ieșirea microcircuitului, impulsul de control merge la un amplificator push-pull folosind tranzistorii KT815 și KT816, apoi merge la tranzistori.

Placa de circuit imprimat are o dimensiune de 50 pe 50 mm și este realizată din fibră de sticlă cu o singură față:

Această diagramă arată suplimentar 2 rezistențe de 45 ohmi. Acest lucru se face pentru posibila conectare a unui ventilator obișnuit de computer pentru a răci dispozitivul. Când utilizați un motor electric ca sarcină, este necesar să blocați circuitul cu o diodă de blocare (amortizor), care în caracteristicile sale corespunde cu dublul curentului de sarcină și dublul tensiunii de alimentare.

Operarea dispozitivului în absența unei astfel de diode poate duce la defecțiuni din cauza unei posibile supraîncălziri.În acest caz, dioda va trebui să fie plasată pe radiatorul. Pentru a face acest lucru, puteți utiliza o placă metalică care are o suprafață de 30 cm2.

Comutatoarele de reglare funcționează în așa fel încât pierderile de putere ale acestora sunt destul de mici. ÎNÎn designul original, a fost folosit un ventilator standard pentru computer. Pentru a-l conecta s-a folosit o rezistență de limitare de 100 Ohmi și o tensiune de alimentare de 24 V.

Dispozitivul asamblat arată astfel:

La fabricarea unei unități de putere (în figura de jos), firele trebuie conectate în așa fel încât să existe un minim de îndoire a acelor conductori prin care trec curenți mari.Vedem că fabricarea unui astfel de dispozitiv necesită anumite cunoștințe profesionale. și aptitudini. Poate că în unele cazuri este logic să folosiți un dispozitiv achiziționat.

Criterii de selecție și cost

Pentru a alege corect cel mai potrivit tip de regulator, trebuie să aveți o idee bună despre ce tipuri de astfel de dispozitive există:

1. Diverse tipuri de control. Poate fi un sistem de control vectorial sau scalar. Primele sunt folosite mai des, în timp ce cele din urmă sunt considerate mai fiabile.
2. Puterea regulatorului trebuie să corespundă puterii maxime posibile a motorului.
3. Prin tensiune Este convenabil să alegeți un dispozitiv care are cele mai universale proprietăți.
4. Caracteristicile frecvenței. Regulatorul care vi se potrivește ar trebui să se potrivească cu cea mai înaltă frecvență pe care o folosește motorul.
5. Alte caracteristici. Aici vorbim despre durata perioadei de garanție, dimensiuni și alte caracteristici.

În funcție de scop și de proprietățile consumatorilor, prețurile pentru autoritățile de reglementare pot varia semnificativ.

În cea mai mare parte, acestea variază de la aproximativ 3,5 mii de ruble la 9 mii:

1. Controler de viteză KA-18 ESC, conceput pentru modele la scară 1:10. Costă 6890 de ruble.
2. MEGA regulator de viteză colector (rezistent la umiditate). Costă 3605 de ruble.
3. Controler de viteză pentru modelele LaTrax 1:18. Prețul său este de 5690 de ruble.