Цены снижены! Бесплатная доставка контурной маркировки по всей России

Как регулировать обороты электродвигателя: Регулятор оборотов двигателя без потери мощности

Содержание

Чем регулировать обороты электродвигателя 220в

Наиболее распространены следующие способы регулирования скорости асинхронного двигателя : изменение дополнительного сопротивления цепи ротора, изменение напряжения, подводимого к обмотке статора, двигателя изменение частоты питающего напряжения, а также переключение числа пар полюсов.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя путем введения резисторов в цепь ротора

Введение резисторов в цепь ротора приводит к увеличению потерь мощности и снижению частоты вращения ротора двигателя за счет увеличения скольжения, поскольку n = n о (1 – s).

Из рис. 1 следует, что при увеличении сопротивления в цепи ротора при том же моменте частота вращения вала двигателя уменьшается.

Жесткость механических характеристик значительно снижается с уменьшением частоты вращения, что ограничивает диапазон регулирования до (2 – 3) : 1. Недостатком этого способа являются значительные потери энергии, которые пропорциональны скольжению. Такое регулирование возможно только для двигателя с фазным ротором.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения на статоре

Изменение напряжения, подводимого к обмотке статора асинхронного двигателя , позволяет регулировать скорость с помощью относительно простых технических средств и схем управления. Для этого между сетью переменного тока со стандартным напряжением U 1ном и статором электродвигателя включается регулятор напряжения .

При регулировании частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения, подводимого к обмотке статора, критический момент М кр асинхронного двигателя изменяется пропорционально квадрату подводимого к двигателю напряжения U рет (рис. 3 ), а скольжение от U рег не зависит.

Рис. 1. Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором при различных сопротивлениях резисторов, включенных в цепь ротора

Рис. 2. Схема регулирования скорости асинхронного двигателя путем изменения напряжения на статоре

Рис. 3. Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения подводимого к обмоткам статора

Если момент сопротивления рабочей машины больше пускового момента электродвигателя (Мс > Мпуск), то двигатель не будет вращаться, поэтому необходимо запустить его при номинальном напряжении Uном или на холостом ходу.

Регулировать частоту вращения короткозамкнутых асинхронных двигателей таким способом можно только при вентиляторном характере нагрузки. Кроме того, должны использоваться специальные электродвигатели с повышенным скольжением. Диапазон регулирования небольшой, до n кр.

Для изменения напряжения применяют трехфазные автотрансформаторы и тиристорные регуляторы напряжения.

Рис. 4. Схема замкнутой системы регулирования скорости тиристорный регулятор напряжения – асинхронный двигатель (ТРН – АД)

Замкнутая схема управления асинхронным двигателем , выполненным по схеме тиристорный регулятор напряжения – электродвигатель позволяет регулировать скорость асинхронного двигателя с повышенным скольжением (такие двигатели применяются в вентиляционных установках).

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением частоты питающего напряжения

Так как частота вращения магнитного поля статора n о = 60 f /р, то регулирование частоты вращения асинхронного двигателя можно производить изменением частоты питающего напряжения.

Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателя заключается в том, что, изменяя частоту питающего напряжения, можно в соответствии с выражением при неизменном числе пар полюсов р изменять угловую скорость n о магнитного поля статора.

Этот способ обеспечивает плавное регулирование скорости в широком диапазоне, а механические характеристики обладают высокой жесткостью.

Для получения высоких энергетических показателей асинхронных двигателей (коэффициентов мощности, полезного действия, перегрузочной способности) необходимо одновременно с частотой изменять и подводимое напряжение. Закон изменения напряжения зависит от характера момента нагрузки Мс. При постоянном моменте нагрузки напряжение на статоре должно регулироваться пропорционально частоте.

Схема частотного электропривода приведена на рис. 5, а механические характеристики АД при частотном регулировании — на рис. 6.

Рис. 5. Схема частотного электропривода

Рис. 6. Механические характеристики асинхронного двигателя при частотном регулировании

С уменьшением частоты f критический момент несколько уменьшается в области малых частот вращения. Это объясняется возрастанием влияния активного сопротивления обмотки статора при одновременном снижении частоты и напряжения.

Частотное регулирование скорости асинхронного двигателя позволяет изменять частоту вращения в диапазоне (20 – 30) : 1. Частотный способ является наиболее перспективным для регулирования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Потери мощности при таком регулировании невелики, поскольку минимальны потери скольжения.

Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят из следующих основных частей: звена постоянного тока (неуправляемого выпрямителя), силового импульсного инвертора и системы управления.

Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сети преобразуется в нем в напряжение постоянного тока.

Силовой трехфазный импульсный инвертор содержит шесть транзисторных ключей. Каждая обмотка электродвигателя подключается через соответствующий ключ к положительному и отрицательному выводам выпрямителя. Инвертор осуществляет преобразование выпрямленного напряжения в трехфазное переменное напряжение нужной частоты и амплитуды, которое прикладывается к обмоткам статора электродвигателя.

В выходных каскадах инвертора в качестве ключей используются силовые IGBT-транзисторы. По сравнению с тиристорами они имеют более высокую частоту переключения, что позволяет вырабатывать выходной сигнал синусоидальной формы с минимальными искажениями. Регулирование выходной частоты I вых и выходного напряжения осуществляется за счет высокочастотной широтно-импульсной модуляции.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя переключение числа пар полюсов

Ступенчатое регулирование скорости можно осуществить, используя специальные многоскоростные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Из выражения n о = 60 f /р следует, что при изменении числа пар полюсов р получаются механические характеристики с разной частотой вращения n о магнитного поля статора. Так как значение р определяется целыми числами, то переход от одной характеристики к другой в процессе регулирования носит ступенчатый характер.

Существует два способа изменения числа пар полюсов. В первом случае в пазы статора укладывают две обмотки с разным числом полюсов. При изменении скорости к сети подключается одна из обмоток. Во втором случае обмотку каждой фазы составляют из двух частей, которые соединяют параллельно или последовательно. При этом число пар полюсов изменяется в два раза.

Рис. 7. Схемы переключения обмоток асинхронного двигателя: а – с одинарной звезды на двойную; б – с треугольника на двойную звезду

Регулирование скорости путем изменения числа пар полюсов экономично, а механические характеристики сохраняют жесткость. Недостатком этого способа является ступенчатый характер изменения частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Выпускаются двухскоростные двигатели с числом полюсов 4/2, 8/4, 12/6. Четырехскоростной электродвигатель с полюсами 12/8/6/4 имеет две переключаемые обмотки.

Использованы материалы книги Дайнеко В.А., Ковалинский А.И. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий.

Плавная работа двигателя, без рывков и скачков мощности – это залог его долговечности. Для контроля этих показателей используется регулятор оборотов электродвигателя на 220В, 12 В и 24 В, все эти частотники можно изготовить своими руками или купить уже готовый агрегат.

Зачем нужен регулятор оборотов

Регулятор оборотов двигателя, частотный преобразователь – это прибор на мощном транзисторе, который необходим для того, чтобы инвертировать напряжение, а также обеспечить плавную остановку и пуск асинхронного двигателя при помощи ШИМ. ШИМ – широко-импульсное управление электрическими приспособлениями. Его применяют для создания определенной синусоиды переменного и постоянного тока.

Фото – мощный регулятор для асинхронного двигателя

Самый простой пример преобразователя – это обычный стабилизатор напряжения. Но у обсуждаемого прибора гораздо больший спектр работы и мощность.

Частотные преобразователи используются в любом устройстве, которое питается от электрической энергии. Регуляторы обеспечивают чрезвычайно точный электрический моторный контроль, так что скорость двигателя можно изменять в меньшую или большую сторону, поддерживать обороты на нужном уровне и защищать приборы от резких оборотов. При этом электродвигателем используется только энергия, необходимая для работы, вместо того, чтобы запускать его на полной мощности.

Фото – регулятор оборотов двигателя постоянного тока

Зачем нужен регулятор оборотов асинхронного электродвигателя:

  1. Для экономии электроэнергии. Контролируя скорость мотора, плавность его пуска и остановки, силы и частоты оборотов, можно добиться значительной экономии личных средств. В качестве примера, снижение скорости на 20% может дать экономию энергии в размере 50%.
  2. Преобразователь частоты может использоваться для контроля температуры процесса, давления или без использования отдельного контроллера;
  3. Не требуется дополнительного контроллера для плавного пуска;
  4. Значительно снижаются расходы на техническое обслуживание.

Устройство часто используется для сварочного аппарата (в основном для полуавтоматов), электрической печки, ряда бытовых приборов (пылесоса, швейной машинки, радио, стиральной машины), домашнего отопителя, различных судомоделей и т.д.

Фото – шим контроллер оборотов

Принцип работы регулятора оборотов

Регулятор оборотов представляет собой устройство, состоящее из следующих трех основных подсистем:

  1. Двигателя переменного тока;
  2. Главного контроллера привода;
  3. Привода и дополнительных деталей.

Когда двигатель переменного тока запускается на полную мощность, происходит передача тока с полной мощностью нагрузки, такое повторяется 7-8 раз. Этот ток сгибает обмотки двигателя и вырабатывает тепло, которое будет выделяться продолжительное время. Это может значительно снизить долговечность двигателя. Иными словами, преобразователь – это своеобразный ступенчатый инвертор, который обеспечивает двойное преобразование энергии.

Фото – схема регулятора для коллекторного двигателя

В зависимости от входящего напряжения, частотный регулятор числа оборотов трехфазного или однофазного электродвигателя, происходит выпрямление тока 220 или 380 вольт. Это действие осуществляется при помощи выпрямляющего диода, который расположен на входе энергии. Далее ток проходит фильтрацию при помощи конденсаторов. Далее формируется ШИМ, за это отвечает электросхема. Теперь обмотки асинхронного электродвигателя готовы к передаче импульсного сигнала и их интеграции к нужной синусоиде. Даже у микроэлектродвигателя эти сигналы выдаются, в прямом смысле слова, пачками.

Как выбрать регулятор

Существует несколько характеристик, по которым нужно выбирать регулятор оборотов для автомобиля, станочного электродвигателя, бытовых нужд:

  1. Тип управления. Для коллекторного электродвигателя бывают регуляторы с векторной или скалярной системой управления. Первые чаще применяются, но вторые считаются более надежными;
  2. Мощность. Это один из самых важных факторов для выбора электрического преобразователя частот. Нужно подбирать частотник с мощностью, которая соответствует максимально допустимой на предохраняемом приборе. Но для низковольтного двигатель лучше подобрать регулятор мощнее, чем допустимая величина Ватт;
  3. Напряжение. Естественно, здесь все индивидуально, но по возможности нужно купить регулятор оборотов для электродвигателя, у которого принципиальная схема имеет широкий диапазон допустимых напряжений;
  4. Диапазон частот. Преобразование частоты – это основная задача данного прибора, поэтому старайтесь выбрать модель, которая будет максимально соответствовать Вашим потребностям. Скажем, для ручного фрезера будет достаточно 1000 Герц;
  5. По прочим характеристикам. Это срок гарантии, количество входов, размер (для настольных станков и ручных инструментов есть специальная приставка).

Хорошо себя зарекомендовали приборы марки Sinus, E-Sky и Pic.

При этом также нужно понимать, что есть так называемый универсальный регулятор вращения. Это частотный преобразователь для бесколлекторных двигателей.

Фото – схема регулятора для бесколлекторных двигателей

В данной схеме есть две части – одна логическая, где на микросхеме расположен микроконтроллер, а вторая – силовая. В основном такая электрическая схема используется для мощного электрического двигателя.

Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

Можно сделать простой симисторный регулятор оборотов электродвигателя, его схема представлена ниже, а цена состоит только из деталей, продающихся в любом магазине электротехники.

Для работы нам понадобится мощный симистор типа BT138-600, её советует журнал радиотехники.

Фото – схема регулятора оборотов своими руками

В описанной схеме, обороты будут регулироваться при помощи потенциометра P1. Параметром P1 определяется фаза входящего импульсного сигнала, который в свою очередь открывает симистор. Такая схема может применяться как в полевом хозяйстве, так и в домашнем. Можно использовать данный регулятор для швейных машинок, вентиляторов, настольных сверлильных станков.

Принцип работы прост: в момент, когда двигатель немного затормаживается, его индуктивность падает, и это увеличивает напряжение в R2-P1 и C3, то в свою очередь влечет более продолжительное открытие симистора.

Тиристорный регулятор с обратной связью работает немного по-другому. Он обеспечивает обратный ход энергии в энергетическую систему, что является очень экономным и выгодным. Данный электронный прибор подразумевает включение в электрическую схемы мощного тиристора. Его схема выглядит вот так:

Здесь для подачи постоянного тока и выпрямления требуется генератор управляющего сигнала, усилитель, тиристор, цепь стабилизации 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.

Устройство системы

Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.

  1. Ротор — это часть вращения, статор — это внешний по типу магнит.
  2. Щётки, которые произведены из графита — это главная часть скользящего контакта, через которую на вращающийся якорь и стоит подавать напряжение.
  3. 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.
  4. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Для процесса плавного запуска. Нет особой необходимости применять дополнительные электронные виды оборудования — все можно осуществить при помощи изменения в настройках частотного преобразователя.
  4. 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:

  1. Сам электродвигатель.
  2. Микроконтроллерная система управления блока преобразования.
  3. 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.

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. 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:

  1. Лабораторные автотрансформеры (ЛАТР).
  2. Заводские платы регулировки, которые применяются в бытовых устройствах (можно взять даже те, которые используются в пылесосах, миксерах).
  3. Кнопки, которые применяются в конструкции электроинструментов.
  4. 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.

“>

Регулятор оборотов электродвигателя постоянного тока 12В: схема своими руками

На простых механизмах удобно устанавливать аналоговые регуляторы тока. К примеру, они могут изменить скорость вращения вала мотора. С технической стороны выполнить такой регулятор просто (потребуется установка одного транзистора). Применим для регулировки независимой скорости моторов в робототехнике и источниках питания. Наиболее распространены два варианта регуляторов: одноканальные и двухканальные.

Видео №1. Одноканальный регулятор в работе. Меняет скорость кручения вала мотора посредством вращения ручки переменного резистора.

Видео №2. Увеличение скорости кручения вала мотора при работе одноканального регулятора. Рост числа оборотов от минимального до максимального значения при вращении ручки переменного резистора.

Видео №3. Двухканальный регулятор в работе. Независимая установка скорости кручения валов моторов на базе подстроечных резисторов.

Видео №4. Напряжение на выходе регулятора измерено цифровым мультиметром. Полученное значение равно напряжению батарейки, от которого отняли 0,6 вольт (разница возникает из-за падения напряжения на переходе транзистора).  При использовании батарейки в 9,55 вольт, фиксируется изменение от 0 до 8,9 вольт.

Функции и основные характеристики

Ток нагрузки одноканального (фото. 1) и двухканального (фото. 2) регуляторов не превышает 1,5 А. Поэтому для повышения нагрузочной способности производят замену транзистора КТ815А на КТ972А. Нумерация выводов для этих транзисторов совпадает (э-к-б). Но модель КТ972А работоспособна с токами до 4А.

Одноканальный регулятор для мотора

Устройство управляет одним мотором, питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт.

  1. Конструкция устройства

Основные элементы конструкции регулятора представлены на фото. 3. Устройство состоит из пяти компонентов: два резистор переменного сопротивления с сопротивлением 10 кОм (№1) и 1 кОм (№2), транзистор модели КТ815А (№3), пара двухсекционных винтовых клеммника на выход для подключения мотора (№4) и вход для подключения батарейки (№5).

Примечание 1. Установка винтовых клеммников не обязательна. С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно подключить мотор и источник питания напрямую.

  1. Принцип работы

Порядок работы регулятора мотора описывает электросхема (рис. 1).  С учетом полярности на разъем ХТ1 подают постоянное напряжение. Лампочку или мотор подключают к разъему ХТ2. На входе включают переменный резистор R1, вращение его ручки изменяет потенциал на среднем выходе в противовес минусу батарейки. Через токоограничитель R2 произведено подключение среднего выхода к базовому выводу транзистора VT1. При этом транзистор включен по схеме регулярного тока. Положительный потенциал на базовом выходе увеличивается при перемещении вверх среднего вывода от плавного вращения ручки переменного резистора. Происходит увеличение тока, которое обусловлено снижением сопротивления перехода коллектор-эмитттер в транзисторе VT1. Потенциал будет уменьшаться, если ситуация будет обратной.

Принципиальная электрическая схема
  1. Материалы и детали

Необходима печатная плата размером 20х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита (допустимая толщина 1-1,5 мм). В таблице 1 приведен список радиокомпонентов.

Примечание 2. Необходимый для устройства переменный резистор может быть любого  производства,  важно соблюсти для него значения сопротивления тока указанные в таблице 1.

Примечание 3. Для регулировки токов выше 1,5А транзистор КТ815Г заменяют на более мощный КТ972А (с максимальным током 4А). При этом рисунок печатной платы менять не требуется, так как распределение выводов у обоих транзисторов идентично.

 

  1. Процесс сборки

Для дальнейшей работы нужно скачать архивный файл, размещенный в конце статьи, разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора (файл termo1), а монтажный чертеж (файл montag1) – на белом листе офисной (формат А4).

 

Далее чертеж монтажной платы (№1 на фото. 4) наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы (№2 на фото. 4). Необходимо сделать отверстия (№3 на фото. 14) на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпадать.  На фото.5 показана цоколёвка транзистора КТ815.

Вход и выход клеммников-разъемов маркируют белым цветом . Через клипсу к клеммнику подключается источник напряжения. Полностью собранный одноканальный регулятор отображен на фото.  Источник питания (батарея 9 вольт) подключается на финальном этапе сборки. Теперь можно регулировать скорость вращения вала с помощью мотора, для этого нужно плавно вращать ручку регулировки переменного резистора.

Для тестирования устройства необходимо из архива распечатать чертеж диска. Далее нужно наклеить этот чертеж (№1) на плотную и тонкую картонную бумагу (№2 ). Затем с помощью ножниц вырезается диск (№3).

Полученную заготовку переворачивают (№1 ) и к центру крепят квадрат черной изоленты (№2) для лучшего сцепления поверхности вала мотора с диском. Нужно сделать отверстие (№3) как указано на изображении. Затем диск устанавливают на вал мотора и можно приступать к испытаниям. Одноканальный регулятор мотора готов!

Двухканальный регулятор для мотора

Используется для независимого управления парой моторов одновременно. Питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт. Ток нагрузки рассчитан до 1,5А на каждый канал.

  1. Конструкция устройства

Основные компоненты конструкции представлены на фото.10 и включают: два  подстроечных резистора для регулировки 2-го канала (№1) и 1-го канала (№2), три двухсекционных винтовых клеммника для выхода на 2-ой мотор (№3), для выхода на 1-ый мотор (№4) и для входа (№5).

Примечание.1 Установка винтовых клеммников не обязательна. С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно подключить мотор и источник питания напрямую.

  1. Принцип работы

Схема двухканального регулятора идентична электрической схеме одноканального регулятора. Состоит из двух частей (рис.2). Основное отличие: резистор переменного сопротивления замен на подстроечный резистор. Скорость вращения валов устанавливается заранее.

Примечание.2. Для оперативной регулировки скорости кручения моторов подстроечные резисторы заменяют с помощью монтажного провода с резисторами переменного сопротивления с показателями сопротивлений, указанными на схеме.

  1. Материалы и детали

Понадобится печатная плата размером 30х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита толщиной 1-1,5 мм. В таблице 2 приведен список радиокомпонентов.

  1. Процесс сборки

После скачивания архивного файла, размещенного в конце статьи, нужно разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора для термоперевода (файл termo2), а монтажный чертеж (файл montag2) – на белом листе офисной (формат А4).

Чертеж монтажной платы наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы . Формируют отверстия на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпасть. Производится цоколёвка транзистора КТ815. Для проверки нужно временно соединить монтажным проводом входы 1 и 2 .

Любой из входов подключают к полюсу источника питания (в примере показана батарейка 9 вольт). Минус источника питания при этом крепят к центру клеммника. Важно помнить: черный провод «-», а красный «+».

Моторы должны быть подключены к двум клеммникам, также необходимо установить нужную скорость. После успешных испытаний нужно удалить временное соединение входов и установить устройство на модель робота. Двухканальный регулятор мотора готов!

В АРХИВЕ представленные необходимые схемы и чертежи для работы. Эмиттеры транзисторов помечены красными стрелками.

Источник: servodroid.ru

Дополнительная статья ЧИТАТЬ 
 

 

Как понизить обороты электродвигателя 380в

Электрика своими руками

егулировка оборотов электродвигателя часто бывает необходима как в производственных, так и каких то бытовых целях. В первом случае для уменьшения или увеличения частоты вращения применяются промышленные регуляторы напряжения – инверторные частотные преобразователи. А с вопросом, как регулировать обороты электродвигателя в домашних условиях, попробуем разобраться подробнее.

Необходимо сразу сказать, что для разных типов однофазных и трехфазных электрических машин должны применяться разные регуляторы мощности. Т.е. для асинхронных машин применение тиристорных регуляторов, являющихся основными для изменения вращения коллекторных двигателей, недопустимо.

Лучший способ уменьшить обороты вашего устройства – не в регулировке частоты вращения самого движка, а посредством редуктора или ременной передачи. При этом сохранится самое главное – мощность устройства.

Немного теории об устройстве и области применения коллекторных электродвигателей

Электродвигатели этого типа могут быть постоянного или переменного тока, с последовательным, параллельным или смешанным возбуждением ( для переменного тока применяется только первые два вида возбуждения).

Коллекторный электродвигатель состоит из ротора, статора, коллектора и щеток. Ток в цепи, проходящий через соединенные определенным образом обмотки статора и ротора, создает магнитное поле, заставляющее последний вращаться. Напряжение на ротор передается при помощи щеток из мягкого электропроводного материала, чаще всего это графит или медно-графитовая смесь. Если изменить направление тока в роторе или статоре, вал начнет вращаться в другую сторону, причем это всегда делается с выводами ротора, что бы не происходило перемагничивание сердечников.

При одновременном изменении подключения и ротора и статора реверсирования не произойдет. Существуют также трехфазные коллекторные электродвигатели, но это уже совсем другая история.

Электродвигатели постоянного тока с параллельным возбуждением

Обмотка возбуждения (статорная) в двигателе с параллельным возбуждением состоит из большого количества витков тонкого провода и включена параллельно ротору, сопротивление обмотки которого намного меньше. Поэтому для уменьшения тока во время запуска электродвигателей мощностью более 1 Квт в цепь ротора включают пусковой реостат. Управление оборотами электродвигателя при такой схеме включения производится путем изменения тока только в цепи статора, т.к. способ понижения напряжения на клеммах очень не экономичен и требует применение регулятора большой мощности.

Если нагрузка мала, то при случайном обрыве обмотки статора при использовании такой схемы частота вращения превысит максимально допустимую и электродвигатель может пойти “вразнос”

Электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением

Обмотка возбуждения такого электродвигателя имеет небольшое число витков толстого провода, и при ее последовательном включении в цепь якоря ток во всей цепи будет одинаков. Электродвигатели этого типа более выносливы при перегрузках и поэтому наиболее часто встречаются в бытовых устройствах.

Регулировка оборотов электродвигателя постоянного тока с последовательно включенной обмоткой статора может производиться двумя способами:
  1. Подключением параллельно статору регулировочного устройства, изменяющего магнитный поток. Однако этот способ довольно сложен в реализации и не применяется в бытовых устройствах.
  2. Регулирование (снижение) оборотов с помощью уменьшения напряжения. Этот способ применяется практически во всех электрических устройствах – бытовых приборах, инструменте и т.д.

Электродвигатели коллекторные переменного тока

Эти однофазные моторы имеют меньший КПД, чем двигатели постоянного тока, но из за простоты изготовления и схем управления нашли наиболее широкое применение в бытовой технике и электроинструменте. Их можно назвать “универсальными”, т.к. они способны работать как при переменном, так и при постоянном токе. Это обусловлено тем, что при включении в сеть переменного напряжение направление магнитного поля и тока будет изменяться в статоре и роторе одновременно, не вызывая изменения направления вращения. Реверс таких устройств осуществляется переполюсовкой концов ротора.

Для улучшения характеристик в мощных (промышленных) коллекторных электродвигателях переменного тока применяются дополнительные полюса и компенсационные обмотки. В двигателях бытовых устройств таких приспособлений нет.

Регуляторы оборотов электродвигателя

Схемы изменения частоты вращения электродвигателей в большинстве случаев построены на тиристорных регуляторах, ввиду своей простоты и надежности.

Принцип работы представленной схемы следующий: конденсатор С1 заряжается до напряжения пробоя динистора D1 через переменный резистор R2, динистор пробивается и открывает симистор D2, управляющий нагрузкой. Напряжение на нагрузке зависит от частоты открывания D2, зависящее в свою очередь от положения движка переменного сопротивления. Данная схема не снабжена обратной связью, т.е. при изменении нагрузки обороты также будут меняться и их придется подстраивать. По такой же схеме происходит управление оборотами импортных бытовых пылесосов.

Благодаря надежности и простоте конструкции асинхронные двигатели (АД) получили широкое распространение. В большинстве станков, промышленном и бытовом оборудовании применяются электродвигатели такого типа. Изменение скорости вращения АД производится механически (дополнительной нагрузкой на валу, балластом, передаточными механизмами, редукторами и т.д.) или электрическими способами. Электрическое регулирование более сложное, но и гораздо более удобное и универсальное.

Для многих агрегатов применяется именно электрическое управление. Оно обеспечивает точное и плавное регулирование пуска и работы двигателя. Электрическое управление производится за счет:

  • изменения частоты тока;
  • силы тока;
  • уровня напряжения.

В этой статье мы рассмотрим популярные способы, как может осуществляться регулировка оборотов асинхронного двигателя на 220 и 380В.

Изменение скорости АД с короткозамкнутым ротором

Существует несколько способов:

  1. Управление вращением за счет изменения электромагнитного поля статора: частотное регулирование и изменение числа пар полюсов.
  1. Изменение скольжения электромотора за счет уменьшения или увеличения напряжения (может применяться для АД с фазным ротором).

Частотное регулирование

В данном случае регулировка производится с помощью подключенного к двигателю устройства для преобразования частоты. Для этого применяются мощные тиристорные преобразователи. Процесс частотного регулирования можно рассмотреть на примере формулы ЭДС трансформатора:

Данное выражение означает, что для сохранения постоянного магнитного потока, означающего сохранение перегрузочной способности электромотора, следует одновременно с преобразованием частоты корректировать и уровень питающего напряжения. Если сохраняется выражение, вычисленное по формуле:

то это означает, что критический момент не изменен. А механические характеристики соответствуют рисунку ниже, если вы не понимаете, что значат эти характеристики, то в этом случае регулировка происходит без потери мощности и момента.

Достоинствами данного метода являются:

  • плавное регулирование;
  • изменение скорости вращения ротора в большую и меньшую сторону;
  • жесткие механические характеристики;
  • экономичность.

Недостаток один — необходимость в частотном преобразователе, т.е. увеличение стоимости механизма. К слову, на современном рынке представлены модели с однофазным и трёхфазным входом, стоимость которых при мощности 2-3 кВт лежит в диапазоне 100-150 долларов, что не слишком дорого для полноценной регулировки привода станков в частной мастерской.

Переключение числа пар полюсов

Данный метод применяется для многоскоростных двигателей со сложной обмоткой, позволяющей изменять число пар ее полюсов. Самое широкое применение получили двухскоростные, трехскоростные и четырехскоростные АД. Принцип регулировки проще всего рассмотреть на основе двухскоростного АД. В такой машине обмотка каждой фазы состоит из двух полуобмоток. Скорость вращения изменяется при подключении их последовательно или параллельно.

В четырехскоростном электродвигателе обмотка выполнена в виде двух независимых друг от друга частей. При изменении числа пар полюсов первой обмотки производится изменение скорости работы электромотора с 3000 до 1500 оборотов в минуту. При помощи второй обмотки производится регулировка вращения 1000 и 500 оборотов в минуту.

При изменении числа пар полюсов происходит и изменение критического момента. Для его сохранения неизменным, требуется одновременно с изменением числа пар полюсов регулировать и питающее напряжение, например, переключением схемы звезда-треугольник и их вариациями.

Достоинства данного метода:

  • жесткие механические характеристики двигателя;
  • высокий КПД.
  • ступенчатая регулировка;
  • большой вес и габаритные размеры;
  • высокая стоимость электромотора.

Способы управления скоростью АД с фазным ротором

Изменение скорости вращения АД с фазным ротором производится путем изменения скольжения. Рассмотрим основные варианты и способы.

Изменение питающего напряжения

Этот способ также применяется для АД с КЗ ротором. Асинхронный двигатель подключается через автотрансформатор или ЛАТР. Если уменьшать напряжение питания, частота вращения двигателя снизится.

Но такой режим уменьшает перегрузочную способность двигателя. Этот способ применяется для регулирования в пределах напряжения не выше номинального, так как увеличение номинального напряжения приведет к выходу электродвигателя из строя.

Активное сопротивление в цепи ротора

При использовании данного метода в цепь ротора подключается реостат или набор постоянных резисторов большой мощности. Данное устройство предназначено для плавного увеличения сопротивления.

Скольжение растет пропорционально увеличению сопротивления, а скорость вращения вала электромотора при этом снижается.

  • большой диапазон регулирования в сторону понижения скорости вращения.
  • снижение КПД;
  • увеличение потерь;
  • ухудшение механических характеристик.

Асинхронный вентильный каскад и машины двойного питания

Изменение скорости работы асинхронных электромоторов в данных случаях выполняется путем изменения скольжения. При этом скорость вращения электромагнитного поля неизменна. Напряжение подается напрямую на обмотки статора. Регулировка происходит за счет использования мощности скольжения, которая трансформируется в цепь ротора, и образует добавочную ЭДС. Такие методы используются только в специальных машинах и крупных промышленных устройствах.

Плавный пуск асинхронных электродвигателей

АД кроме безусловных преимуществ, обладают существенными недостатками. Это рывок на старте и большие пусковые токи, в 7 раз превышающие номинальные. Для мягкого старта электродвигателя используются следующие методы:

  • переключение обмоток по схеме звезда – треугольник;
  • включение электродвигателя через автотрансформатор;
  • использование специализированных устройств для плавного пуска.

В большинстве частотных регуляторов есть функция плавного пуска двигателя. Это не только снижает пусковые токи, но и уменьшает нагрузки на исполнительные механизмы. Поэтому регулирование частоты и плавный пуск довольно сильно связаны между собой.

Как сделать устройство для изменения скорости вращения электродвигателя своими руками

Для регулировки маломощных однофазных АД можно использовать диммеры. Однако этот способ ненадежен и обладает серьезными недостатками: снижением КПД, серьезным перегревом устройства и опасностью повреждения двигателя.

Для надежного и качественного регулирования оборотов электродвигателей на 220В, лучше всего подходит частотное регулирование.

Приведенная ниже схема позволяет собрать частотное устройство для регулировки электромоторов мощностью до 500 Вт. Изменение скорости вращения производится в границах от 1000 до 4000 оборотов в минуту.

Устройство состоит из задающего генератора с изменяемой частотой, состоящего из мультивибратора, собранного на микросхеме К561ЛА7, счетчика на микросхеме К561ИЕ8, полумоста регулятора. Выходной трансформатор Т1 выполняет развязку верхнего и нижнего транзисторов полумоста.

Демпфирующая цепь С4, R7 гасит всплески напряжения опасные для силовых транзисторов VT3, VT4. Выпрямитель, удвоитель напряжения питающей сети, включает в себя диодный мост VD9, с конденсатором фильтра на которых происходит удвоение напряжения питания полумоста.

Напряжение первичной обмотки: 2х12В, вторичной обмотки 12В. Первичная обмотка трансформатора управления ключами, состоит из 120 витков медного провода сечением 0,7мм, с отводом от середины. Вторичная – две обмотки, каждая по 60 витков повода сечением 0,7 мм.

Вторичные обмотки необходимо максимально надежно заизолировать друг от друга, так как разница потенциалов между ними доходит до 640 В. Подключение выходных обмоток к затворам ключей производится в противофазе.

Вот мы и рассмотрели способы регулировки оборотов асинхронных двигателей. Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Благодаря надежности и простоте конструкции асинхронные двигатели (АД) получили широкое распространение. В большинстве станков, промышленном и бытовом оборудовании применяются электродвигатели такого типа. Изменение скорости вращения АД производится механически (дополнительной нагрузкой на валу, балластом, передаточными механизмами, редукторами и т.д.) или электрическими способами. Электрическое регулирование более сложное, но и гораздо более удобное и универсальное.

Для многих агрегатов применяется именно электрическое управление. Оно обеспечивает точное и плавное регулирование пуска и работы двигателя. Электрическое управление производится за счет:

  • изменения частоты тока;
  • силы тока;
  • уровня напряжения.

В этой статье мы рассмотрим популярные способы, как может осуществляться регулировка оборотов асинхронного двигателя на 220 и 380В.

Изменение скорости АД с короткозамкнутым ротором

Существует несколько способов:

  1. Управление вращением за счет изменения электромагнитного поля статора: частотное регулирование и изменение числа пар полюсов.
  1. Изменение скольжения электромотора за счет уменьшения или увеличения напряжения (может применяться для АД с фазным ротором).

Частотное регулирование

В данном случае регулировка производится с помощью подключенного к двигателю устройства для преобразования частоты. Для этого применяются мощные тиристорные преобразователи. Процесс частотного регулирования можно рассмотреть на примере формулы ЭДС трансформатора:

Данное выражение означает, что для сохранения постоянного магнитного потока, означающего сохранение перегрузочной способности электромотора, следует одновременно с преобразованием частоты корректировать и уровень питающего напряжения. Если сохраняется выражение, вычисленное по формуле:

то это означает, что критический момент не изменен. А механические характеристики соответствуют рисунку ниже, если вы не понимаете, что значат эти характеристики, то в этом случае регулировка происходит без потери мощности и момента.

Достоинствами данного метода являются:

  • плавное регулирование;
  • изменение скорости вращения ротора в большую и меньшую сторону;
  • жесткие механические характеристики;
  • экономичность.

Недостаток один — необходимость в частотном преобразователе, т.е. увеличение стоимости механизма. К слову, на современном рынке представлены модели с однофазным и трёхфазным входом, стоимость которых при мощности 2-3 кВт лежит в диапазоне 100-150 долларов, что не слишком дорого для полноценной регулировки привода станков в частной мастерской.

Переключение числа пар полюсов

Данный метод применяется для многоскоростных двигателей со сложной обмоткой, позволяющей изменять число пар ее полюсов. Самое широкое применение получили двухскоростные, трехскоростные и четырехскоростные АД. Принцип регулировки проще всего рассмотреть на основе двухскоростного АД. В такой машине обмотка каждой фазы состоит из двух полуобмоток. Скорость вращения изменяется при подключении их последовательно или параллельно.

В четырехскоростном электродвигателе обмотка выполнена в виде двух независимых друг от друга частей. При изменении числа пар полюсов первой обмотки производится изменение скорости работы электромотора с 3000 до 1500 оборотов в минуту. При помощи второй обмотки производится регулировка вращения 1000 и 500 оборотов в минуту.

При изменении числа пар полюсов происходит и изменение критического момента. Для его сохранения неизменным, требуется одновременно с изменением числа пар полюсов регулировать и питающее напряжение, например, переключением схемы звезда-треугольник и их вариациями.

Достоинства данного метода:

  • жесткие механические характеристики двигателя;
  • высокий КПД.
  • ступенчатая регулировка;
  • большой вес и габаритные размеры;
  • высокая стоимость электромотора.

Способы управления скоростью АД с фазным ротором

Изменение скорости вращения АД с фазным ротором производится путем изменения скольжения. Рассмотрим основные варианты и способы.

Изменение питающего напряжения

Этот способ также применяется для АД с КЗ ротором. Асинхронный двигатель подключается через автотрансформатор или ЛАТР. Если уменьшать напряжение питания, частота вращения двигателя снизится.

Но такой режим уменьшает перегрузочную способность двигателя. Этот способ применяется для регулирования в пределах напряжения не выше номинального, так как увеличение номинального напряжения приведет к выходу электродвигателя из строя.

Активное сопротивление в цепи ротора

При использовании данного метода в цепь ротора подключается реостат или набор постоянных резисторов большой мощности. Данное устройство предназначено для плавного увеличения сопротивления.

Скольжение растет пропорционально увеличению сопротивления, а скорость вращения вала электромотора при этом снижается.

  • большой диапазон регулирования в сторону понижения скорости вращения.
  • снижение КПД;
  • увеличение потерь;
  • ухудшение механических характеристик.

Асинхронный вентильный каскад и машины двойного питания

Изменение скорости работы асинхронных электромоторов в данных случаях выполняется путем изменения скольжения. При этом скорость вращения электромагнитного поля неизменна. Напряжение подается напрямую на обмотки статора. Регулировка происходит за счет использования мощности скольжения, которая трансформируется в цепь ротора, и образует добавочную ЭДС. Такие методы используются только в специальных машинах и крупных промышленных устройствах.

Плавный пуск асинхронных электродвигателей

АД кроме безусловных преимуществ, обладают существенными недостатками. Это рывок на старте и большие пусковые токи, в 7 раз превышающие номинальные. Для мягкого старта электродвигателя используются следующие методы:

  • переключение обмоток по схеме звезда – треугольник;
  • включение электродвигателя через автотрансформатор;
  • использование специализированных устройств для плавного пуска.

В большинстве частотных регуляторов есть функция плавного пуска двигателя. Это не только снижает пусковые токи, но и уменьшает нагрузки на исполнительные механизмы. Поэтому регулирование частоты и плавный пуск довольно сильно связаны между собой.

Как сделать устройство для изменения скорости вращения электродвигателя своими руками

Для регулировки маломощных однофазных АД можно использовать диммеры. Однако этот способ ненадежен и обладает серьезными недостатками: снижением КПД, серьезным перегревом устройства и опасностью повреждения двигателя.

Для надежного и качественного регулирования оборотов электродвигателей на 220В, лучше всего подходит частотное регулирование.

Приведенная ниже схема позволяет собрать частотное устройство для регулировки электромоторов мощностью до 500 Вт. Изменение скорости вращения производится в границах от 1000 до 4000 оборотов в минуту.

Устройство состоит из задающего генератора с изменяемой частотой, состоящего из мультивибратора, собранного на микросхеме К561ЛА7, счетчика на микросхеме К561ИЕ8, полумоста регулятора. Выходной трансформатор Т1 выполняет развязку верхнего и нижнего транзисторов полумоста.

Демпфирующая цепь С4, R7 гасит всплески напряжения опасные для силовых транзисторов VT3, VT4. Выпрямитель, удвоитель напряжения питающей сети, включает в себя диодный мост VD9, с конденсатором фильтра на которых происходит удвоение напряжения питания полумоста.

Напряжение первичной обмотки: 2х12В, вторичной обмотки 12В. Первичная обмотка трансформатора управления ключами, состоит из 120 витков медного провода сечением 0,7мм, с отводом от середины. Вторичная – две обмотки, каждая по 60 витков повода сечением 0,7 мм.

Вторичные обмотки необходимо максимально надежно заизолировать друг от друга, так как разница потенциалов между ними доходит до 640 В. Подключение выходных обмоток к затворам ключей производится в противофазе.

Вот мы и рассмотрели способы регулировки оборотов асинхронных двигателей. Если возникли вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

17 часто задаваемых вопросов о преобразователе частоты и электродвигателе — Статьи

Дата публикации: 21.08.2019

В данной статье мы подобрали для вас ответы на наиболее часто задаваемые вопросы по работе электродвигателей и частотных преобразователей.

1. Что такое электромеханический привод?

Ответ: Электромеханический привод – это система, состоящая из электродвигателя, механического передаточного устройства, электрического силового преобразователя и электронного устройства управления, осуществляющая управляемое преобразование электрической энергии в энергию движения механического объекта.

2. Что такое преобразователь частоты?

Ответ: Преобразователь частоты – это устройство для управляемого питания электродвигателя.

3. В чем заключается назначение преобразователя частоты?

Ответ: Назначение преобразователя частоты – это управление моментом/скоростью вращения электродвигателя за счет изменения частоты и напряжения питания.

4. Что такое ШИМ?

Ответ: ШИМ (Широтно импульсная модуляция) – это метод получения регулируемого выходного напряжения путем изменения длительности коммутации.

5. Как согласуется выходное напряжение ПЧ с входным?

Ответ: Выходное напряжение может меняться от 0 до уровня входного напряжения ПЧ (возможна перегрузка в несколько процентов). Соответственно при питании ПЧ от сети 220В не возможно развить номинальный момент на двигателе подключенным по схеме питания 380В.

6. Как согласуется выходная частота ПЧ с номинальной входной?

Ответ:  Выходная частота формируется посредством ШИМ и может меняться в диапазоне от 0 до 400 -590 Гц (в зависимости от модели ПЧ). В зависимости от выходной частоты ПЧ меняется скорость вращения вала двигателя.

7. Возможно ли управлять ПЧ однофазными двигателями?

Ответ: Нет.

8. Возможно ли управлять ПЧ с однофазным питанием, трехфазными двигателями?

Ответ: Да, до 2,2 кВт.

9. Основные плюсы использования преобразователей частоты?

Ответ: Их 2. Во-первых, экономия электроэнергии при работе электродвигателя. Во-вторых, реализация сложных технологических процессов за счет изменения частоты вращения приводов.

10. Какой принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?

Ответ: ПЧ создает вращающееся магнитное поле в статоре, а оно создает электрическое поле в короткозамкнутом роторе (принцип магнитной индукции). Происходит взаимодействие между полями ротора и статора. Поле ротора стремится вращаться также как поле статора, тем самым ротор приходит во вращение.

11. От чего зависит номинальная скорость вращения ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?

Ответ: Она зависит от частоты питающего напряжения и количества пар полюсов и скольжения. Преобразователь частоты позволяет регулировать частоту питающего напряжения и тем самым скорость вращения вала ЭД.

12. Какое значение имеет скорость вращения вала электродвигателя при его работе от сети?

Ответ: Скорость равна номинальной частоте двигателя.

13. Какова скорость вращения вала электродвигателя при его работе от ПЧ?

Ответ: Скорость регулируется от ПЧ .

14. Как связан момент с током электродвигателя?

Ответ: Для двигателя с постоянными магнитами момент пропорционален току статора. Для асинхронных двигателей зависимость между током и моментом нелинейная, но в рабочей зоне рост тока приводит к росту момента.

15: Какие существуют способы подключения обмоток двигателя?

Ответ: Треугольник, Звезда (изменяется номинальное напряжение и ток двигателя).

16: При подключении в звезду или треугольник будет больше номинальное линейное напряжение двигателя?

Ответ: Линейное напряжение будет больше для звезды (соответственно ток наоборот меньше).

17: Что такое скольжение?

Ответ: Скольжение – это разница между скоростью поля  статора и частотой вращения ротора в процентах.

 

Смотрите так же:

Функция «Спящий режим» преобразователя частоты Danfoss FC-051 (Реализация на встроенном контроллере)

Управление частотным преобразователем Danfoss серии FC51 с панели оператора Weintek MT8121XE1WK

 

Для заказа преобразователя частоты перейдите в каталог по ссылке — VLT Micro Drive

 

 

Регулировка скорости вращения вентиляторов — официальный сайт VENTS

Изменение скорости вращения вентиляторов достигается использованием тиристорных или трансформаторных регуляторов скорости.

Тиристорное управление вентиляторами.

Плавные регуляторы скорости предназначены для ручного регулирования скорости вращения электродвигателей вентиляторов и, соответственно, расхода воздуха, создаваемого вентилятором. Работа регуляторов скорости основана на плавном изменении выходного напряжения с помощью симистора. Допускается управление несколькими двигателями, если общий потребляемый ток двигателей не превышает предельно допустимой величины. Эти регуляторы отличаются высокой эффективностью и точностью управления. При использовании в нижнем диапазоне скоростей может усилиться шум, издаваемый вентилятором. Поэтому данный регулятор не рекомендуется использовать в составе систем с повышенными требованиями к уровню шума. При работе электродвигателя с низким напряжением питания срок службы подшипников снижается. Рекомендуемый интервал регулирования: 60-100% от номинального напряжения.

Трансформаторное управление вентиляторами.

Работа трансформаторных регуляторов скорости основана на использовании пятиступенчатого автотрансформатора для управления напряжением питания электродвигателей (частота сети при этом остается неизменной). Они предназначены для регулирования скорости вращения электродвигателей вентиляторов, управляемых напряжением. С помощью одного трансформатора можно управлять несколькими вентиляторами, если общий потребляемый ток двигателей не превышает номинального тока регулятора. При регулировании скорости с помощью трансформаторов шум электродвигателя не увеличивается в нижнем диапазоне скоростей. Тем не менее, срок службы подшипников электродвигателя может уменьшиться из-за работы при низких напряжениях питания в течение длительного времени (скорость 1 или 2).

регулятор скорости

Электролитические конденсаторы для этой схемы надо брать на рабочее напряжение не менее 450В. С более низким не подойдут.
И еще: при любом соединении обмоток электродвигателя, кроме пусковых электролитических конденсаторов, желательно добавить рабочие фазосдвигающие конденсаторы типа МБГЧ, МБГП на рабочее напряжение 400…600В, хотя бы и емкостью в 3…4 раза менее расчетной. Это значительно улучшит работу двигателя при переменных нагрузках (деревообрабатывающий станок, точило, корнерезка и т.п.). Напомним, что расчетная емкость выбирается из условия Сраб=(1,5…2)*66*Рном (читайте схему к рис.2).
Теперь немного практики.
Предположим, у вас двигатель мощностью 300Вт и его выводы соединены «треугольником» (рис.6). Такой двигатель без нагрузки успешно запустится и от одного правильно подобранного конденсатора в 40мкФ, включенного в цепь двигателя. А вот если его заменить диодно-конденсаторной сборкой (рис.4), то понадобится уже их уже четыре, т.е. если ориентироваться по рис.4, то каждый из двух нарисованных конденсаторов должен состоять состоять из последовательно соединенных двух электролитических конденсаторов по 40мкФ. Понятно, что рабочее напряжение их желательно чтобы превышало хоть немного сетевое. Поэтому, если он у вас запускается без проблем и од одного конденсатора, то в диодной сборке нет смысла. А вот, если его мощность превышает 1…1,5кВт, или он тяжело разгоняется, то нужно использовать диодно-конденсаторную сборку.
Также диодно-конденсаторную сборку целесообразно использовать при соединении обмоток двигателя по схеме «разорванная звезда» (рис.7). Эта схема дает наибольший крутящий момент при запуске двигателя даже с нагрузкой на валу. Электролитические конденсаторы в этой схеме лучше взять с напряжением не менее 450В и собрать согласно схемы рис.7. Рабочий фазосдвигающий конденсатор берется по формуле Ср=66*Рном, т.е. при 1кВт подойдет 60мкФ. Это могут быть бумажные типа МБГП на напряжение 600В. Пусковая электролитическая сборка рассчитывается как (2…3)*Ср, т.е. это в пределах 120…180мкФ.

* с использованием материала статьи Ю.А.Сытник «Использование сборки конденсаторов для запуска электродвигателя»

Схемы торможения 3-х фазных асинхронных двигателей

Данное устройство торможения имеет авторское свидетельство СССР №1295495 кл. Н 02 Р3/24, 1987.
Рассматриваемый электропривод содержит два асинхронных двигателя, контакты КМ1 линейного контактора. Одни выводы его подключены к 3-х фазной сети, другие подключены к соединенным пофазно статорным обмоткам обоих асинхронных двигателей. Вторые концы двигателя №1 подключены к катодам диодов VD1 — VD3, а вторые концы двигателя №2 — к анодам диодов VD4 — VD6. Между собою аноды первой тройки диодов и катоды второй тройки соединены через резистор R. Кроме этого, вторые концы каждого двигателя подключены к контактам других контакторов КМ2 — КМ5. При такой схеме торможения необходимо, конечно же, чтобы все шесть концов трех обмоток статора были выведены для подключения. При подаче питания через КМ1 должны одновременно замыкаться контакты остальных контакторов. Они зашунтируют диоды, образуя питание обоих двигателей по схеме соединения обмоток «звездой». Режим торможения должен быть спроектирован так, чтобы при выключении электропривода контактор КМ1 оставался какое-то время включенным, а контакты КМ2 — КМ5 разомкнулись. Тогда через обмоки статоров обоих двигателей потечет выпрямленный однополупериодный ток. В результате двигатели тормозятся, а эффективность этого торможения зависит от величины тока через обмотки статоров, который регулируется сопротивлением R. С его помощью устанавливается максимально допустимый ток, что, разумеется, повышает долговечность работы устройства. Режим торможения прекращается при выключении и размыкании контактов КМ1. Время торможения и выключения КМ1 надо согласовать. При окончании торможения контактор КМ1 не должен быть включен.

На рис.9 и рис.10 представлена еще одна схема торможения асинхронного 3-х фазного двигателя. Эта схема обеспечивает торможение любого двигателя до 3кВт в течение 6 секунд. Эту схему мы лично составили и испытывали на производстве со всеми асинхронными 3-х фазными двигателями до 3кВт включительно. Сама схема включения в работу двигателя и его торможения проста и представлена на рис.10. В работу двигатель включается подачей питающего напряжения через контакты контактора К1. Режим торможения осуществляется подачей однополупериодного выпрямленного диодом VD1 напряжения на статор двигателя. Причем одна фаза подается на одну обмотку, а другая на оставшиеся две, которые в режиме торможения соединяются между собою контактами К2.2 и К2.3 контактора К2. Одна из фаз не используется. Сразу, оговоримся, что, если две оставшиеся обмотки не объединить между собою контактами К2.2 и К2.3, а подать вторую фазу только на одну обмотку — торможения не получится. Поэтому для 3-х фазных двигателей там, где общая точка соединения трех обмоток не доступна по конструктивным причинам их намотки, т.е. не выведена наружу, необходимо соединить в режиме торможения две обмотки. А вот на тех двигателях, где общая точка выведена наружу и доступна для монтажа, рекомендуется выпрямленное напряжение подать на две любые обмотки, а третью закоротить контактом контактора К2. Такое решение показано на рис.11.

А вот схема подключения кнопочного поста управления режимами двигателя немного посложнее. Здесь выполнена защита от возможности включения сразу двух режимов во избежании неприятных последствий. Рассмотрим поконкретнее. Схема управления пусковой катушкой К1 почти стандартная за исключением «врезанного» в цепь ее управления нормально замкнутого контакта К2.4 от катушки торможения К2. Он защищает двигатель от включения пускового режима, пока идет процесс торможения и катушка К2 включена. Пока она будет включена, контакт К2.4 будет разомкнут вместе со стоповой кнопкой SB1. Но начнем по порядку.
В исходном состоянии станок выключен и обе управляющие катушки без напряжения. В это время состояние всех нормально открытых, т.е. разомкнутых контактов (далее просто НО) и нормально замкнутых (далее просто НЗ) обеих катушек соответствует показанному на схеме рис.9.
При нажатии кнопки SB2 «ПУСК» начинает поступать напряжение через замкнутый контакт кнопки SB1 «СТОП», далее через пока еще нажатую кнопку SB2 «ПУСК» и далее через НЗ контакт К2.4 обесточенной катушки торможения К2 на катушку контактора К1. Второй конец катушки запитан, разумеется, напрямую. Как только катушка К1 встанет под ток, ее контакт К1.4 «обойдет», т.е. зашунтирует пусковую кнопку SB2 и ее отпускание уже никак не влияет на процесс — двигатель запущен и получает питание 3-х фазной сети через силовые контакты К1.1, К1.2 и К1.3 контактора К1. При этом цепь питания тормозного контактора К2 разорвана НО контактом SB1.2 кнопки «СТОП» и разомкнувшимся контактом К1.5 вставшей под ток пусковой катушки К1.
При необходимости выключить и затормозить двигатель нажимается кнопка SB1 «СТОП». При этом своим НЗ контактом SB1.1 она обрывает цепь питания пускового контактора К1 и замыкает свой НО контакт SB1.2, подготавливая цепь питания контактора К2. В тот момент, когда контактор К1 по факту отключится, его контакт К1.5 до конца замкнет цепь питания К2. Таким образом, назначение контакта К1.5 — это блокировка подачи выпрямленного через диод VD1 напряжения при нажатой кнопке «СТОП» и возможной задержке отпадания силовых контактов К1.1, К1.2 и К1.3 контактора К1 (например, их залипании).
И в заключение необходимо отметить, что используемый в схеме диод применялся типа ВЛ-50.

Устройство для динамического торможения конденсаторного электродвигателя

Представленная схема устройства по авторскому свидетельству №1023598, КЛ. НО2р 3/24, 15.06.83 предназначена для динамического торможения асинхронного конденсаторного электродвигателя с короткозамкнутым ротором малой мощности, которое обеспечивает его автоматическое торможение при отключении от сети путем кратковременного протекания пульсирующего тока по его обмоткам.
Устройство содержит переключатель SA1, с помощью которого подключается к питающей сети главная обмотка Г и вспомогательная В через фазосдвигающий конденсатор С1. Контакты 1-5 переключателя SA1 в цепи главной обмотки электродвигателя шунтированы последовательной цепочкой из диода VD1 и электролитического конденсатора С2. Конденсатор шунтирован резистором R через контакты 3-4 переключателя SA1, которые соединены последовательно с резистором R. Точка соединения фазосдвигающего конденсатора С1 и вспомогательной обмотки В соединена с выводом 2 переключателя SA1.
В исходном (предпусковом положении) фазосдвигающий конденсатор С1 шунтирован контакты 1-2 переключателя SA1, а его контакты 3-4 в цепи резистора разомкнуты.
Устройство работает следующим образом. При включении электродвигателя с помощь контактов 1-5 переключателя SA1 обтекается током главная и вспомогательная обмотки через конденсатор С1. При этом контакты 3-4 переключателя SA1 шунтируют резистором конденсатор С2. Электродвигатель запускается. Цепочка из диода, резистора и конденсатора С2 шунтируется включенными контактами 1-5 переключателя SA1 и на работу не влияет.
При отключении конденсаторного электродвигателя от сети контактами 1-5 переключателя SA1 размыкаются его контакты 3-4 в цепи резистора, контактами 1-2 шунтируется фазосдвигающий конденсатор С1, а главная обмотка Г и вспомогательная В, соединенные параллельно, обтекаются выпрямленным однополупериодным током сети через элементы VD1 и С2, в результате чего происходит торможение электродвигателя. По окончании заряда конденсатора С2 диод VD1 запирается им, в результате чего ток по обмотка Г и В прекращается. Повторный запуск двигателя вызывает разряд конденсатора С2 на резистор R через замкнутые контакты 3-4 переключателя SA1, и схема готова к новомй циклу торможения.
В устройстве в качестве переключателя SA1 можно использовать любой, подходящий по току и напряжению. Тип диода VD1 и конденсатора С2 определяются мощностью электродвигателя. для двигателя мощностью до 0,6кВт в качестве диода VD1 можно использовать диод типа КД 227Ж на ток 5А и напряжение 800В или 2Д203Г, 2Д203Д на 10А и 700В, а также диоды В10-10…В10-14 на ток 10А и напряжение от 700В и выше. Подойдут и любые другие на указанные ток и напряжение. Возможно использование диодов старой серии на ток не ниже 5А, включив из по два последовательно, например, Д232..Д234 или Д246..Д248 с любым буквенным индексом. В этом случае диоды необходимо шунтировать резисторами типа МЛТ-1 сопротивлением 150..200кОм. Конденсаторо С2 — электролитический на напряжение не менее 400В. Емкость его определяют экспериментально для получения требуемого времени торможения. Разрядный резистор типа МЛТ-2 сопротивлением 150…200кОм.
«Электрик», 2005г, №5

РЕГУЛИРОВКА ОБОРОТОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ » Электродвигатели. Статьи по ремонту. Схемы включения

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.
 

Как изменить скорость электродвигателя переменного тока

Берт Маркграф Обновлено 16 марта 2018 г.

Двигатели переменного тока являются устройствами с постоянной скоростью, но их скорость может измениться, если вы измените входное напряжение или частоту или обмотки, из которых изготовлен двигатель повернуть. Наиболее распространенный и эффективный способ изменения скорости — изменение частоты с помощью инвертора в качестве источника питания. Этот метод стал популярным с развитием и удешевлением силовой электроники.Способы, включающие снижение напряжения на обмотках двигателя с помощью резисторов, трансформаторов или отводов обмоток двигателя, все еще используются и являются низкозатратными и предпочтительными методами для определенных четко определенных приложений.

Используйте инвертор для питания двигателя переменного тока. Выберите инвертор, который может подавать напряжение и ток двигателя, включая пусковой ток. Используйте диапазон изменения скорости, необходимый для выбора диапазона частоты, которую инвертор должен обеспечивать. Управление инвертором будет изменять частоту, подаваемую на двигатель, и соответственно изменяется скорость двигателя.

Добавьте в цепь двигателя переменное сопротивление, чтобы снизить напряжение на основной обмотке, если инвертор слишком дорог и точное управление скоростью не требуется. «Скольжение» двигателя, обычно близкое к нулю, будет увеличиваться по мере того, как на двигатель подается уменьшенная мощность, а полюса двигателя не получают достаточной мощности для создания силы, необходимой для поддержания их нормальной скорости. Двигатель должен быть рассчитан на высокое скольжение, а его сопротивление и схема должны быть индивидуальными для конкретного применения.

Используйте трансформатор переменного напряжения для изменения напряжения, подаваемого на главную обмотку, если вы хотите более эффективное управление скоростью с высоким скольжением и пониженным напряжением. Трансформатор переменного напряжения имеет низкие потери по сравнению с переменным резистором. Трансформатор может иметь серию ответвлений, которые yolu может переключать вручную для управления скоростью двигателя, или он может иметь устройство переключения ответвлений с электроприводом. В любом случае скорость двигателя изменяется дискретно, и подробный проект снова зависит от установки, в которой он используется.

Используйте двигатель переменного тока с резьбовыми обмотками для изменения скорости, если это возможно. Такой двигатель имеет определенное количество ответвлений на основной обмотке, что позволяет ему работать с различными напряжениями, приложенными к его магнитному полю. Количество отводов и количество скоростей, доступных для конкретного двигателя, обычно не превышает четырех. Этот метод распространен для вентиляторов с низкой, средней и высокой скоростью вращения с переключателем. Точная скорость в этих устройствах не важна, а метод управления скоростью стоит недорого.

Как управлять скоростью электродвигателя переменного тока

Электродвигатель переменного тока — это электродвигатель, приводимый в действие переменным током (AC), и состоит из двух основных частей: внешнего статора с катушками, на которые подается переменный ток для создания вращающегося магнитного поля. поле, и внутренний ротор, прикрепленный к выходному валу, создающий второе вращающееся магнитное поле. Возможность управлять скоростью двигателя имеет множество преимуществ, и в этом руководстве будут рассмотрены несколько способов управления скоростью двигателя.

Как отмечалось выше, управление скоростью электродвигателя переменного тока имеет ряд преимуществ, включая снижение слышимого шума, энергоэффективность и улучшенное управление приложением двигателя. Хотя они являются устройствами с постоянной скоростью, скорость двигателя переменного тока может изменяться при изменении частоты, входного напряжения или обмоток, которые заставляют двигатель вращаться.

Распространенным и эффективным средством изменения скорости двигателя является изменение частоты с использованием инвертора в качестве источника питания.Благодаря технологическому прогрессу и снижению стоимости силовых инверторов, это часто используемый и популярный вариант. Способы снижения напряжения на обмотках двигателя с помощью трансформаторов, резисторов или отводов обмоток двигателя также все еще используются.

Если вы планируете использовать инвертор для питания электродвигателя переменного тока, важно выбрать такой, который может обеспечивать не только напряжение двигателя и рабочий ток, но и пусковой ток. Используйте диапазон изменения скорости, необходимый для выбора диапазона частоты, которую инвертор должен обеспечивать.Элементы управления инвертора могут использоваться для изменения частоты, подаваемой на двигатель, и скорость двигателя будет соответственно изменяться.

Если полностью точное регулирование скорости не критично для двигателя, можно также добавить переменное сопротивление в цепь двигателя для снижения напряжения на основной обмотке. «Проскальзывание» двигателя — разница между синхронной скоростью магнитного поля электродвигателя и скоростью вращения вала — которая обычно близка к нулю, будет увеличиваться, поскольку на двигатель подается уменьшенная мощность.Кроме того, полюса двигателя не получают достаточной мощности для создания силы, необходимой для поддержания нормальной скорости, и в этом методе двигатель должен быть рассчитан на высокое скольжение.

Более эффективным вариантом является использование трансформатора переменного напряжения. Этот метод изменит напряжение, подаваемое на главную обмотку, что приведет к большому скольжению и уменьшению напряжения управления скоростью. Трансформатор переменного напряжения имеет низкие потери по сравнению с переменным резистором. Использование трансформатора может иметь ряд отводов, которые изменяют соотношение напряжений для управления скоростью двигателя.Эти ответвления можно менять вручную, или трансформатор может иметь устройство переключения ответвлений с электроприводом. В любом случае скорость двигателя изменяется дискретно, и конкретная конструкция зависит от установки, в которой используется трансформатор.

Другой метод управления скоростью двигателя переменного тока — использование двигателя переменного тока с ответвленными обмотками для изменения скорости. Этот метод чаще всего встречается в домашних вентиляторах с переключателями высокой, средней и низкой скорости. Эти двигатели имеют заданное количество ответвлений на основной обмотке, что позволяет им работать с различными напряжениями, приложенными к его магнитному полю.Количество ступеней и скоростей, доступных для двигателя, обычно не превышает четырех. Точная скорость в этих типах приложений не имеет решающего значения, и регулирование скорости с помощью этой опции очень экономично.

Частотно-регулируемый привод (VFD) — это еще один вариант, который представляет собой контроллер двигателя переменного тока, который управляет двигателем, изменяя подаваемую на него частоту и напряжение. Частота (или герц) напрямую связана со скоростью двигателя (об / мин), поэтому чем выше частота, тем выше частота вращения. Если приложение двигателя не требует, чтобы он работал на полной скорости, можно использовать частотно-регулируемый привод для уменьшения частоты и напряжения в соответствии с требованиями к нагрузке двигателя.Когда требования к скорости двигателя в приложении меняются, частотно-регулируемый привод будет эффективно уменьшать или увеличивать скорость двигателя, удовлетворяя требованиям к скорости. Использование частотно-регулируемого привода может обеспечить снижение энергопотребления и затрат, увеличение производства за счет более жесткого контроля процесса и продление срока службы оборудования при одновременном снижении требований к техническому обслуживанию.

Наконец, регулировка величины напряжения на клеммах двигателя с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) также может управлять скоростью двигателя. Как следует из этого термина, ШИМ-регулирование скорости работает путем управления двигателем с помощью быстрой серии импульсов «ВКЛ» и «ВЫКЛ» и изменения рабочего цикла.Мощность, подаваемая на двигатель, регулируется путем изменения ширины этих приложенных импульсов, что, в свою очередь, изменяет среднее напряжение, подаваемое на клеммы двигателя. Модулируя или изменяя синхронизацию этих импульсов, можно управлять скоростью двигателя. Таким образом, чем дольше импульс «включен», двигатель будет вращаться быстрее, и, наоборот, чем короче время, в течение которого импульс «включен», тем медленнее будет вращаться двигатель.

С помощью нескольких простых регулировок или изменений можно управлять скоростью электродвигателя переменного тока.Посетите Zoro.com, где представлен широкий спектр регуляторов скорости переменного тока от ведущих поставщиков.

сопротивление — Могу ли я использовать резистор для замедления двигателя постоянного тока?

Использование шестерен всегда лучше, потому что это метод, который обеспечивает максимальный процент мощности двигателя. Поскольку мощность — это крутящий момент, умноженный на скорость, сохранение большей части мощности двигателя увеличивает крутящий момент при одновременном снижении скорости.

Широта или амплитудно-импульсная модуляция занимает второе место.Это может сохранить максимальный крутящий момент при одновременном снижении рабочей скорости и мощности. Лучший способ поддерживать крутящий момент — это иметь внутренний контур управления, который регулирует крутящий момент путем регулирования тока. Внешний контур управления регулирует скорость и обеспечивает текущее задание. Поскольку используется импульсный стабилизатор, потери мощности меньше, чем при использовании линейного управления или последовательного сопротивления.

Разумеется, можно использовать последовательный резистор. Это может быть переменное сопротивление (реостат) или один или несколько постоянных резисторов.При использовании последовательного резистора потери мощности прямо пропорциональны процентному снижению скорости. Поскольку нет контроля тока, добавление сопротивления увеличивает изменение скорости в результате любого изменения нагрузки. Изменение скорости из-за изменения нагрузки увеличивается пропорционально уменьшению скорости. Также существует изменение скорости, вызванное изменением сопротивления из-за изменения температуры резистора.

Дополнительные соображения

Если требуется не только «замедление», но и регулировка скорости, лучше всего выбрать передачу для надлежащей максимальной скорости, а затем использовать электронное управление для обеспечения изменения.Двигатели постоянного тока большего размера редко используются для работы с фиксированной скоростью, но может потребоваться электронное управление или последовательное сопротивление только для запуска более крупного двигателя постоянного тока, чтобы избежать чрезмерного пускового тока.

Для очень маленьких двигателей постоянного тока последовательное сопротивление может быть вполне достаточным в некоторых ситуациях в зависимости от различных факторов, таких как источник питания, рабочий цикл, анализ затрат, максимальное снижение скорости, стабильность нагрузки и т. Д.

arduino — Как уменьшить скорость двигателя без потери максимального крутящего момента

Кажется, вы не знаете, что вам нужно.Если вы хотите уменьшить скорость двигателя, но вам по-прежнему нужен максимальный крутящий момент, вы должны подать на двигатель полную номинальную электрическую мощность и поставить на двигатель механический тормоз, пока он не снизится до желаемой скорости. Или вы должны каким-то образом сделать ваш мотор менее эффективным. Не думаю, что ты этого хочешь.

Подумайте об этом так: электрическая мощность — это произведение тока \ $ I \ $ и напряжения \ $ E \ $:

$$ P = I E $$

Механическая мощность — это произведение крутящего момента (\ $ \ tau \ $, в ньютон-метрах) на угловую скорость (\ $ \ omega \ $, в радианах в секунду):

$$ P = \ tau \ omega $$

Двигатель — это преобразователь электрической энергии в механический.Механическая мощность всегда равна электрической мощности после потерь.

Кроме того, ток пропорционален крутящему моменту, потому что чем больше ток вы применяете, тем сильнее магнитное поле внутри двигателя, и притяжение между полюсами двигателя становится больше.

Если механическая и электрическая мощности коррелируют, а также ток и крутящий момент, тогда должны быть также согласованы напряжение и скорость. И они есть, потому что чем быстрее ротор вращается через поле статора, тем большую противоэдс он будет генерировать.Это закон индукции Фарадея.

Итак, если вы хотите уменьшить скорость, уменьшите напряжение. Если вы хотите уменьшить крутящий момент, уменьшите ток. Если вы увеличиваете крутящий момент (например, притормаживая двигатель), вы увеличиваете крутящий момент двигателя. Но если не менять подачу электроэнергии, то и механическая мощность не изменится. Если крутящий момент увеличился, единственный способ сохранить механическую мощность постоянной — это снизить скорость, чтобы двигатель замедлился.

Здесь есть одна загвоздка: с увеличением крутящего момента растет и ток.2 $$

Таким образом, по мере увеличения тока резистивные потери увеличиваются, что делает двигатель менее эффективным преобразователем электрической энергии в механическую, поскольку часть этой электрической энергии теперь выделяет тепло. Если вы остановите двигатель, то он достигнет КПД 0%: скорость равна нулю, поэтому механическая мощность должна быть равна нулю, но двигатель потребляет тонну тока, и есть падение напряжения на сопротивлении обмотки, поэтому электрическая мощность очень высоко.

Интересный факт: если вы можете сделать двигатель без сопротивления обмотки (или других потерь) и подключить его к идеальному источнику напряжения, тогда регулирование скорости (насколько скорость изменяется в зависимости от крутящего момента) идеально.То есть двигатель не замедлится, если вы попытаетесь его остановить: он просто потребляет ровно столько тока от вашей батареи, чтобы продолжать вращаться с той же скоростью, несмотря ни на что.

PWM здесь не имеет отношения. ШИМ-управление двигателем — это просто способ эффективно подать на двигатель напряжение ниже полного. Это работает, потому что двигатель с ШИМ-управлением эквивалентен понижающему преобразователю. Изменение рабочего цикла ШИМ эквивалентно изменению напряжения питания:

Максимальный крутящий момент, который вы можете иметь (который вы получите при остановке двигателя), ограничен током, который может подавать ваш источник питания, и потерями в двигателе, как и без ШИМ.Ваш ШИМ-драйвер может добавить немного сопротивления в схему, немного уменьшив ток и крутящий момент, но обычно это не имеет значения по сравнению с сопротивлением обмоток двигателя.

УПРАВЛЕНИЕ ДЛЯ РЕГУЛИРОВКИ И РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к электродвигателям и их регулировке и регулированию скорости.

До сих пор электродвигатели переменного тока с регулируемой скоростью в целом подразделялись на три основные категории:

A.Где мощность линии переменного тока преобразуется в регулируемую мощность постоянного тока для работы двигателя постоянного тока.

B. При этом мощность линии переменного тока преобразуется в мощность переменного тока с регулируемой частотой и напряжением для использования с двигателем переменного тока.

C. То, в котором мощность линии переменного тока преобразуется в мощность переменного тока с регулируемым напряжением для использования со специальным двигателем переменного тока с высоким скольжением, эта система в зависимости от нагрузки снижает скорость до требуемых об / мин.

Для всех вышеперечисленных устройств требуется, чтобы блок преобразования был достаточно большим, чтобы можно было использовать полную мощность, необходимую для двигателя с регулируемой скоростью.

В настоящем изобретении регулировка и регулирование скорости двигателя переменного тока осуществляется в соответствии с новой концепцией, которая позволяет подключать обычный двигатель переменного тока типа с фазным ротором с его первичной обмоткой, обычно статором. к сети переменного тока; и, благодаря использованию новых средств управления, связанных с вторичной обмоткой ротора, любая заданная скорость и любой выходной крутящий момент от 0 до 100 процентов номинального крутящего момента могут поддерживаться в диапазоне скоростей размыкания и замыкания цепи вторичной обмотки в контролируемым образом.Управление скоростью действует как простое двухпозиционное управление и не обязательно должно иметь возможность обрабатывать всю электрическую мощность, необходимую для двигателя, что позволяет двигателю работать более эффективно, экономично и без обслуживания с большей надежностью, чем у двигателя. моторные устройства в основных категориях, описанных выше.

Например, в случае трехфазного двигателя с контактным кольцом или с фазным ротором, если выводы контактных колец закорочены, замыкая цепь вторичной обмотки, двигатель будет работать как двигатель с короткозамкнутым ротором; но, если провода разомкнуты, в роторе не будет протекать ток, не будет развиваться крутящий момент, и двигатель не будет работать.В таких условиях единственный ток, протекающий в статоре, будет током намагничивания.

В настоящем изобретении предлагается использовать изменения мощности ротора во время условий работы в качестве функции управления и предоставить новое устройство управления, при котором вторичная цепь ротора будет быстро открываться и закрываться для выработки импульсной мощности. . Изменяя длительность импульсов мощности, можно изменять средний крутящий момент и, следовательно, регулировать скорость в ответ на обнаруженный сигнал.В соответствии с настоящим изобретением напряжение сигнала представляет собой комбинацию этой функции управления с выходным напряжением чувствительного к скорости преобразователя и опорным напряжением, которое может быть установлено в соответствии с желаемой скоростью, при этом результирующее напряжение сигнала используется для управления работой твердотельного преобразователя. компоненты переключения состояния, такие как тиристоры или тиристоры для размыкания и замыкания вторичной цепи двигателя.

Использование вышеупомянутой новой концепции показывает, что чрезвычайно хорошее регулирование скорости является неотъемлемой характеристикой двигателя и связанного с ним управления, даже при высоких перегрузках, и что крутящие моменты при поломке и остановке высоки даже на очень низких скоростях.Было обнаружено, что из-за чрезвычайно низкого пускового пуска и заторможенного тока ротора кратковременные состояния остановки, частые запуски, засорение и реверсирование затвора находятся в пределах возможностей устройства без модификации двигателя или системы управления, раскрытых для настоящего изобретения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в целом относится к электродвигателям и, в частности, касается улучшенных средств управления для регулировки и регулирования скорости двигателей переменного тока.

Одной из целей раскрытого здесь изобретения является обеспечение надежного управления небольшими размерами, которые могут быть установлены в небольшом пространстве рядом с двигателем или удаленно от двигателя, с которым он используется, и который в сочетании с двигателем позволяет использовать стандартного электродвигателя с переменным током и ротором таким образом, чтобы можно было регулировать и регулировать его скорость.

Еще одной задачей является обеспечение регулировки скорости и управления регулированием для двигателя переменного тока, в котором цепь обмотки ротора будет разомкнута и замкнута накоротко и генерировать импульсы мощности, и при этом длительность импульсов мощности может изменяться по порядку для изменения среднего крутящего момента и регулируемой скорости двигателя.

Еще одна цель состоит в том, чтобы обеспечить регулировку скорости и управление регулированием для двигателей переменного тока, которые используют твердотельные компоненты, которые управляются в ответ на изменения воспринимаемого сигнала, и в котором характеристики воспринимаемого сигнала изменяются путем сравнения скорости выходное напряжение чувствительного преобразователя с опорным напряжением, которое можно регулировать в соответствии с желаемой скоростью двигателя, при этом изменения измеренного сигнала используются для приведения в действие переключающих компонентов для размыкания или замыкания цепи обмотки ротора.

Другая цель — обеспечить регулировку скорости и управление регулированием для двигателя переменного тока с фазным ротором, которое будет автоматически регулировать мощность ротора таким образом, чтобы поддерживать заданную скорость в условиях изменяющейся нагрузки на вал, управляя точкой воспламенения электронного переключающий компонент дважды за цикл в каждой фазе обмотки ротора.

Еще одной задачей является обеспечение управления, такого как вышеизложенное, в котором схема интегратора используется для обеспечения функции управления, пропорциональной мощности ротора, для определения точек срабатывания электронных переключающих компонентов, и при этом интегратор сбрасывается в конце каждого переменного цикла мощности, чтобы обеспечить постоянное значение срабатывания, а не функцию линейного изменения.

Еще одна цель — обеспечить уникальное релейное управление, которое реагирует на характеристику скорости двигателя, для автоматического изменения компонентов резистора в цепях обмотки ротора при выбранных значениях скорости для увеличения крутящего момента ротора, особенно на более низких скоростях в зависимости от в зависимости от требований к установке и для уменьшения тепловыделения в роторе.

Дополнительные цели и преимущества изобретения будут раскрыты в следующей части описания, в которой подробное описание предназначено для целенаправленного раскрытия одного варианта осуществления изобретения без наложения на него ограничений.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ссылаясь на прилагаемые чертежи, которые служат только для иллюстративных целей:

Фиг. 1 — блок-схема, раскрывающая средство управления согласно настоящему изобретению вместе с двигателем переменного тока, с которым оно связано;

РИС. 2 — принципиальная схема, схематически раскрывающая детали схемы интегратора-компаратора части управления для генерации выходного сигнала для запуска средства электронного переключения, связанного с обмотками ротора двигателя;

РИС.3 — принципиальная схема, схематически раскрывающая детали схемы датчика скорости и взаимосвязанных частей управления скоростью устройства управления по настоящему изобретению; и

ФИГ. 4 — принципиальная схема, схематически раскрывающая детали схемы автоматического релейного управления, воплощенного в изобретении.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Более конкретно, на чертежах, в иллюстративных целях, устройство управления по настоящему изобретению показано на блок-схеме, фиг.1, как используемый с трехфазным двигателем переменного тока обычной конструкции, как в целом обозначенный цифрой 10, и содержащий обычную обмотку 11 статора и обмотку 12 ротора. Обмотка статора показана как Y-соединенная с линейными выводами. L1, L2 и L3, которые могут быть подключены к подходящему переменному трехфазному источнику питания обычным способом. Обмотка ротора также показана как Y-соединенная и имеющая клеммы M1, M2 и M3, которые в обычной практике подключены к контактным кольцам (не показаны), и в этом случае соединены с выводами внешнего соединения 13a, 13b и 13c .Эти выводы соединены соответственно с выводами 14a, 14b и 14c блока управления, как в общем обозначено позицией 15, и которые могут быть установлены рядом с двигателем, которым нужно управлять, или удаленно от него. Каждый из соединительных проводов 13a, 13b и 13c снабжен одним или несколькими токоограничивающими резисторами, такими как 16a и 16b, которые используются для увеличения крутящего момента на более низкой скорости и могут варьироваться в зависимости от конкретного применения и размера двигателя. Эти резисторы также уменьшают часть тепла, рассеиваемого ротором.

Обычно двигатели с фазным ротором управляются путем закорачивания последовательных резисторов в каждой фазной обмотке, чтобы изменить скорость от низкой до максимальной, при которой все резисторы закорочены. Этот тип управления требует использования большего количества контакторов и связанного с ними коммутационного оборудования, что требует нежелательного дополнительного пространства, которое не всегда доступно и действительно делает установку очень сложной. В настоящем изобретении управление скоростью достигается путем размыкания и закорачивания обмоток ротора с фиксированным отношением включения / выключения для получения требуемого количества мощности для конкретной настройки скорости в роторе.Чем дольше обмотки ротора остаются закороченными, тем выше будет вырабатываемая мощность и, следовательно, выше будет скорость вращения ротора. Переключение осуществляется в каждой фазе проводов ротора двигателя с помощью электронного переключающего устройства 17 и соответствующего диода 18, подключенных параллельно, переключающее устройство и диод соединены как единое целое между соединительным проводом и землей 19. Переключающее устройство показано как содержащий кремниевый управляемый выпрямитель, коммерчески известный как SCR.Переключающее устройство снабжено электродом 17a управления затвором, который соединяется с выводом 20 блока управления 15. Катодный электрод 17b соединяется с землей 19, а анод 17c соединяется с соединительным проводом, в данном случае соединительным выводом 13a, и вывод 21 блока управления.

Когда коммутирующее устройство 17 и диод 18 соединены таким образом, очевидно, что сигнал, который появляется на переключающем устройстве, когда он не проводит, будет выпрямленной полуволной.Кроме того, поскольку выходы трех обмоток ротора имеют фазовое соотношение 120 °, управление каждой цепью обмотки выполняется независимо в отношении определения времени срабатывания переключающего устройства, связанного с ней. Схема управления в каждом случае идентична, но зависит от конкретного фазового соотношения входящего сигнала ротора. Для управления мощностью в обмотке ротора, которая, в свою очередь, регулирует скорость двигателя, переключающие устройства должны срабатывать при определенном угле проводимости в каждом цикле, а также должны срабатывать с последовательной задержкой фазового соотношения 120 ° относительно друг друга.

Следует понимать, что угол проводимости не может быть определен как функция частоты или напряжения ротора независимо по той причине, что при нулевой скорости частота сигнала ротора переменного тока составляет 60 циклов, а напряжение является максимальным, а при синхронной скорости выходной сигнал частота и напряжение равны нулю. В качестве важной особенности настоящего изобретения использование этих характеристик ротора стало возможным благодаря обеспечению электронного интегратора 22, с помощью которого можно определить угол проводимости для каждой обмотки ротора.Выходное напряжение интегратора в каждом случае пропорционально мощности в обмотке ротора, с которой он связан, и, используя компаратор 23 для сравнения выходного сигнала интегратора с известным опорным напряжением, можно точно определить угол проводимости. . Интегратора и компаратор соединены таким образом, что, когда напряжение интегратора становится равным опорным напряжение, компаратор будет переключаться на управление инициирующей или стробирование схемы соответствующего переключающего устройства 17.Это обеспечивает контроль, который позволяет изменение угла проводимости просто путем изменения опорного напряжения, а также путем изменения угла проводимости будет изменять величину мощности в роторе и его последующей скорости.

Чтобы получить постоянную скорость при изменении нагрузки двигателя и его входного напряжения, предусмотрено устройство измерения скорости, которое определяет изменения скорости ротора двигателя и выдает выходное напряжение, которое может изменяться в зависимости от скорость мотора.Устройство приема может отличаться по конструкции и принципу действия, но в одной из форм, как показано, может содержать индукционный генератор, который будет вырабатывать сигнал переменного тока, пропорциональный скорости двигателя. Как схематично показано, устройство измерения скорости содержит магнитный сердечник 25, имеющий магнитную связь с катушкой 26. Магнитный путь в сердечнике выполнен с возможностью модуляции соответствующим зубчатым ротором 27, приводимым в действие ротором двигателя. Выход катушки 26 подключен к клеммам 28 и 29 блока управления 15.

Выход датчика 24 подается на двухполупериодный мостовой выпрямитель 30, выход которого соединен с активным фильтром нижних частот 31 с целью удаления частотной составляющей переменного тока из выпрямленного сигнала. для того, чтобы вывод был максимально чистым и давал истинный аналог скорости. Этот выходной сигнал из активного фильтра нижних частот 31, таким образом, представляет собой определенную скорость, которую можно сравнить с известным опорным напряжением с помощью контурного фильтра и ссылки 32, известное опорное напряжение в этом случае, содержащее напряжение, получаемое от источника питания в пределах блок 15 управления, который можно регулировать с помощью потенциометра 33 управления скоростью, подключенного к клеммам 34 и 35 блока управления, и с подвижным контактом 36, подключенным к клемме 37 блока управления.

Контурный фильтр устроен так, что его выходное напряжение увеличивается или уменьшается со скоростью, пропорциональной разнице между опорным напряжением, подаваемым от регулятора 33 скорости, и аналогом напряжения постоянного тока скорости, исходящим от датчика 24 скорости. напряжение управления скоростью больше, чем напряжение срабатывания скорости, выходной сигнал контурного фильтра 32 увеличивается до тех пор, пока напряжение срабатывания скорости не сравняется с напряжением управления скоростью, а затем удерживает это выходное напряжение, которое становится опорным напряжением компаратора.Это действие происходит потому, что увеличение выходного напряжения контурного фильтра действует через компаратор, вызывая увеличение угла проводимости ротора, после чего скорость ротора увеличивается и, в свою очередь, вызывает увеличение напряжения срабатывания скорости. Следовательно, можно видеть, что контурный фильтр будет управлять углом проводимости таким образом, что при изменении нагрузки напряжение срабатывания скорости будет равняться напряжению управления скоростью, тем самым поддерживая постоянную скорость. Обратное вышесказанное также верно в том, что, изменяя напряжение управления скоростью, можно изменять скорость двигателя.В блок 15 управления также включен источник питания, как в целом обозначенный позицией 38, вход этого источника питания соединен с выводами 39, 40 и 41 блока управления, чтобы получать напряжение питания переменного тока от подходящего источника низкое напряжение, такое как показано подключенной катушкой 42. Это напряжение может быть получено от любого источника и, при желании, может исходить от катушки 42 ‘, которая индуктивно связана с одной из обмоток с фазовым смещением статора двигателя. Схема блока питания обычная и может обеспечивать выходное напряжение +15, -15 и +25.Выход 25 В не регулируется, поскольку требуется только для срабатывания переключающих устройств 17. Выходы плюс и минус 15 В хорошо регулируются, поскольку эти напряжения используются для определения опорных напряжений, используемых в схеме управления скоростью.

В блоке 15 управления также предусмотрено реле управления, как в целом обозначено позицией 43. Входное соединение 44 подает аналоговый выход скорости постоянного напряжения активного фильтра нижних частот 31 на реле управления, в котором аналоговое напряжение скорости сравнивается. в нескольких компараторах с регулируемыми предварительно установленными опорными напряжениями, чтобы обеспечить средства переключения для выборочного включения управляющих реле на разных уровнях скорости, чтобы управлять коротким замыканием резисторов в соединениях выводов ротора двигателя желаемым образом.Для иллюстрации показаны два реле с рабочими катушками 45 и 46. Каждое реле имеет контакты в каждом из выводных проводов 13a, 13b и 13c от ротора двигателя. Например, обмотка 45 реле выполнена с возможностью замыкания при подаче питания контактов 45a, 45b и 45c, которые закорачивают резистор 16a в каждом выводе. Катушка 46 реле предназначена для приведения в действие контактов 46a, 46b и 46c. В качестве примера использования этих реле оба реле должны иметь свои контакты в разомкнутом положении в диапазоне низких скоростей, например.г., 0-900 об. / мин. Когда скорость увеличивается до диапазона, например, 900-1200 об / мин, одно из этих реле срабатывает, закорачивая резистор в каждом из соединительных проводов ротора. В диапазоне высоких скоростей, например, 1200–1800 об / мин, другое реле должно срабатывать, закорачивая оставшийся резистор в каждом проводе. Таким образом, управление крутящим моментом обеспечивается в различных диапазонах скорости работы двигателя в зависимости от требований установки.

Для удобства визуальной индикации скорости двигателя предусмотрен индикатор 47 скорости, соединенный схемой 48 с аналогом напряжения постоянного тока выходного сигнала скорости активного фильтра 31 нижних частот.

Для более подробного описания схемы сделана ссылка на фиг. 2, 3 и 4. Поскольку каждая фаза выхода ротора содержит комбинацию интегратор-компаратор, имеющую аналогичную схему, будет описана схема только одной из комбинаций интегратор-компаратор. Как показано в основном на фиг. 2, интегратор 22 использует транзистор 50 и транзистор 51, входной сигнал подается непосредственно от соединительного провода ротора, подключенного к клемме 14a через провод 52 к эмиттеру 53 транзистора 50, его коллектор 54 подключен к земле.Вход транзистора 50 содержит резистор 55, который соединен в месте соединения с эмиттером 53 через соединение 56 с базой 57 транзистора 51. Соединение 56 также соединяется с одной стороной конденсатора 58, другой стороной. заземления этого конденсатора. Резистор 55 и конденсатор 58, соединенные таким образом, составляют цепь интегратора RC, выход которой пропорционален мощности в подключенной фазной обмотке ротора. Выход этой сети поступает на транзистор 51, который служит буферным каскадом усилителя.Провод 59 соединяет вывод 21 блока управления через резистор 60 с базой 61 транзистора 50, база также через диод 62 соединена с соединением резисторов 63 и 64. Резистор 63 соединен с землей, а резистор 64 подключается к положительной стороне установленного напряжения питания. Резисторы 60, 63 и 64 вместе с диодом 62 используются для обеспечения комбинации резистора и эквивалентного стабилитрона для защиты базы транзистора 50 от высоких напряжений, возникающих на роторе.Резистор 65 подключен с одной стороны к положительному питающему напряжению, а с другой — через диод 66 с контактом 56, а с помощью ответвленной цепи через другой диод 67 — с землей. Этот резистор и два диода используются для генерации тока смещения для компенсации тока утечки базы транзистора 51, который управляется схемой интегратора. При подключенном транзисторе 50, как описано выше, этот транзистор будет сбрасывать интегратор в ноль на каждом полупериоде.Это необходимо по той причине, что напряжение ротора состоит из полуволнового выпрямленного напряжения с составляющей постоянного тока, которая, если ее не сбросить, заставила бы выход интегратора продолжать увеличиваться с каждым циклом. Таким образом, получается постоянное значение срабатывания, а не функция линейного изменения.

Транзистор 51 имеет коллектор 68, соединенный через резистор 69 с положительной стороной напряжения питания, а его эмиттер 70 соединен через последовательные резисторы 71 и 72 с отрицательной стороной напряжения питания.На стыке резисторов 71 и 72 ответвление ведет к заземлению через резистор 73. Эти резисторы имеют значение, чтобы установить коэффициент усиления транзистора 51 на 2 и буферизовать интегратор из схемы компаратора.

Компаратор 23 представляет собой схему, в которой транзисторы 74 и 75 соединены между собой для обеспечения дифференциального усилителя, который управляет транзистором 76 в качестве дополнительного каскада усилителя, выход этого каскада используется для управления транзистором 77 и эмиттерным повторителем для управления Схема управления затвором коммутационного устройства 17 подключенной фазной обмотки ротора двигателя.

Транзистор 74 имеет коллектор 78, соединенный непосредственно со стороной положительного напряжения питания схемы, в то время как транзистор 75 имеет коллектор 79, подключенный к стороне положительного напряжения питания через резистор 80. Соответствующие эмиттеры 81 и 82 этих двух транзисторов являются соединены через общий резистор 83 с отрицательной стороной питающего напряжения. База 84 транзистора 74 подключена к одному входу компаратора, который в данном случае представляет собой выход транзистора 51.Транзистор 75 имеет свою базу 85, соединенную с другим входом компаратора, который в этом случае поступает от выходного соединения опорного напряжения 86 фильтра 32 контура, это соединение делается с основанием 85 через резистор 87 и диод 88. Резистора 89 соединение между эмиттером 90 транзистора 77 и переходом между резистором 87 и диодом 88 обеспечивает вход положительной обратной связи, который функционирует для получения гистерезиса и быстрого времени переключения в результате более резких импульсов в компараторе.Резистор 91 и конденсатор 92, подключенные между проводом 59 и землей, создают параллельную цепь с соответствующим переключающим устройством 17 и обеспечивают правильное фазовое соотношение на роторе, так что переключающее устройство не срабатывает преждевременно. Импульсный отключающий выход из транзистора 77 проходит по проводнику 93, ведущему к клемме 20 блока 15 управления.

Обратимся теперь к фиг. 3, активный фильтр нижних частот принимает выпрямленный сигнал датчика скорости через выходной проводник 94, выход выпрямителя нагружен резистором 95.Фильтр нижних частот состоит из последовательно соединенных резисторов 96 и 97, ведущих к положительному выводу 98 операционного усилителя, как обычно обозначено позицией 99, и который используется для уменьшения пульсаций на выходе выпрямителя и обеспечения на выходном соединении 100 более чистого Постоянный ток для входа в контурный фильтр 32. Выход усилителя имеет одно соединение, ведущее через конденсатор 101 к соединению между резисторами 96 и 97. Другое соединение ведет от выхода через резистор 102 к отрицательному выводу 103 на вход усилителя.Положительный вывод 98 соединяется через другой конденсатор 104 с землей. Таким образом, на выходном соединении 100 создается выходной аналог постоянного тока скорости двигателя.

Контурный фильтр и опорный сигнал 32 составляют рабочую цепь опережения-запаздывания с использованием операционного усилителя, как в общем обозначено позицией 105. Отрицательный вывод 106 принимает выходной сигнал от фильтра нижних частот через резистор 107. Положительный вывод 108 принимает опорный сигнал. напряжение, установленное регулятором скорости 33 через резистор 109.Этот усилитель имеет высокое усиление, так что при очень небольших различиях между двумя входами усилителя будет получен большой выходной сигнал, который будет подаваться на выходное соединение 86. Подключение цепи от выхода усилителя к входному контакту 106, которое содержит резистор 110 и конденсатор 111 обеспечивают цепь обратной связи, которая вместе с резистором 107 определяет постоянную времени рабочего интегратора. Диод 112, подключенный к выходу усилителя, служит для ограничения выхода, чтобы он не качался отрицательно.

Опорное напряжение для регулировки скорости управления включает в себя регулировку потенциометра 113, который соединяет через цепь напряжения питания +15 и -15 вольт шунтируется диодом 114. Это используется, чтобы получить слегка отрицательное напряжение около 0,5 вольт на терминале 35 блока управления. Опорный потенциометр 113 используется для регулировки напряжения на соединении 115 усилителя 105, чтобы оно совпадало с выходным напряжением фильтра нижних частот при максимальной скорости, так что полный динамический диапазон потенциометра 33 управления скоростью может быть использован для скорости. контроль.

Что касается схемы управления реле, показанной на фиг. 4, две схемы дифференциального усилителя компаратора, как в целом обозначенные позициями 106 и 107, в основном работают таким же образом, как и компаратор, описанный ранее и показанный на фиг. 2. Каждый из дифференциальных усилителей 106 и 107 выполнен с возможностью сравнения аналога скорости постоянного напряжения с предварительно установленным опорным напряжением, которое определяет уровни скорости, на которых желательно, чтобы реле 1 и 2 работали соответственно.Компаратор 106 используется для управления работой катушки 46 реле, в то время как компаратор 107 управляет работой катушки 45 реле. Ввиду подробного описания компаратора в связи с фиг. 2, предполагается, что нет необходимости подробно описывать схему и работу компараторов, используемых в релейном управлении.

Следует понимать, что описанная здесь схема может изменяться в отношении значений тех конкретных компонентов, которые были конкретно упомянуты; и в качестве иллюстрации следующие отмеченные значения были использованы в раскрытом успешно работающем устройстве.

Резисторы: 55820 кОм 60100 кОм 63 1 кОм 64 2,2 кОм 65 51 кОм 69 20 кОм 71 10 кОм 72 8,2 кОм 73 1 кОм 80 10 кОм 83 10 кОм 87 5,1 КОм 89 51 кОм 91 10 кОм 95 2,2 кОм 96100 кОм 97100 кОм 102220 кОм 107 62 кОм 109 22 кОм 110330 кОм

Конденсаторы: 58 0,47 мкФ 92 0,1 мкФ 101 0,47 микрофарад 104 0,02 мкФ 111 0,22 мкФ

Диоды: 18 IN 1187 R 62 IN 4154 66 IN 4154 67 IN 4154 88 IN 4154 112 IN 4154 114 IN 4154

транзисторы: 50 TQ 59 51 TN 59 74 TN 59 75 TN 59 76 TQ 59 77 TN 59

Кремниевый управляемый выпрямитель: 17 2 N 5170 R

Из вышеприведенного описания и чертежей будет ясно видно, что очерченные цели и особенности описанного здесь изобретения будут выполнены.

Специалистам в данной области техники могут быть предложены различные модификации, не выходящие за рамки сущности нашего изобретения, и, следовательно, мы не хотим ограничиваться конкретной показанной формой или упомянутыми применениями, за исключением степени, указанной в прилагаемой формуле изобретения. .

все, что вам нужно знать о редукторах скорости — Блог CLR

Лифты, конвейерные ленты, мельницы и дрели, насосное оборудование … редукторы скорости применяются во многих случаях и всегда присутствуют как в промышленности, так и в быту.

Также известные как ASD — Приводы с регулируемой скоростью — это устройства или наборы устройств, которые используются для регулировки скорости вращения двигателя , скорости вращения .

Хотя его можно применять к другим типам вращающегося оборудования, они в основном используются в двигателях.

Возможно, вас заинтересует: Руководство по предотвращению раздражающих шумов и вибраций в редукторах скорости [Электронная книга]

Что такое привод с регулируемой скоростью или привод с регулируемой скоростью?

Привод с регулируемой скоростью — это устройство, используемое в электромеханических приводах для управления скоростью и крутящим моментом двигателя переменного тока путем регулирования входной частоты и напряжения двигателя.Приводы с регулируемой скоростью могут быть электрическими, гидравлическими, механическими или даже электронными .

Они точно и постоянно регулируют скорость, с которой работает двигатель . В противном случае машины, в которых используются эти механизмы и двигатели, будут работать в соответствии со своими характеристиками и энергоснабжением, что будет крайне неэффективно.

Приводы с регулируемой скоростью — это устройства, используемые в электромеханических приводах для управления скоростью вращения двигателя.

Помимо промышленного применения, редукторы скорости для электродвигателей также используются в кондиционерах , больших вентиляторах или промышленных наполнителях.

Многие существующие приводы с регулируемой скоростью работают с использованием двух устройств: электродвигателя и контроллера, который регулирует его скорость.

Это позволяет изменять скорость до тех пор, пока в каждый момент не будет достигнута лучшая, более эффективная скорость, в дополнение к постоянному выполнению, , таким образом, может отказаться от необходимости в шаговом двигателе .

Регулятор скорости двигателя является важным компонентом безопасности, поскольку он управляет максимальной скоростью , которую двигатель может достичь в любой момент, предотвращая его превышение оборотов, что может привести к повреждению двигателя, помимо того, что он неэффективен.

Если вы хотите узнать больше: Какие двигатели лучше всего подходят для высоких скоростей: шаговые двигатели или серводвигатели?

Какие типы редукторов переменной скорости бывают?

Механические приводы с регулируемой скоростью
  • Привод с регулируемым шагом . В этом типе привода с регулируемой скоростью используются ремни и шкивы .

Диаметр по крайней мере одного из них можно поменять, чтобы получить наиболее эффективное соотношение.

  • Тяговый привод . В регуляторе скорости этого типа мощность передается через металлические ролики .

В то же время при их перемещении изменяется передаточное отношение их пути контакта или входной и выходной скорости.

Электро-электронные приводы с регулируемой скоростью
  • Приводы с переменной частотой или двигателем переменного тока с регулируемой скоростью. Они используются в синхронных двигателях, а также в асинхронных асинхронных двигателях с фазным ротором и короткозамкнутым ротором.

Для синхронных двигателей регулировка достигается путем регулировки частоты входной мощности двигателя.

  • Электродвигатели постоянного тока с регулируемой скоростью . Эти типы приводов с регулируемой скоростью состоят из электродвигателя и контроллера.

Эти устройства могут управлять скоростью последовательных двигателей постоянного тока, двигателей с постоянными магнитами, параллельных двигателей и комбинированных двигателей.

  • Вихретоковые регулируемые приводы .Этот тип привода с регулируемой скоростью состоит из двигателя с фиксированной скоростью и вихретоковой муфты. Муфта состоит из двух роторов — ротора с фиксированной скоростью, добавленного к двигателю, и ротора с регулируемой скоростью.

Он работает через регулируемое включение катушки возбуждения , которая генерирует магнитное поле, которое передается на входной ротор, который, в свою очередь, передает его на выходной ротор.

Чем выше напряженность магнитного поля, тем выше передаваемая скорость и крутящий момент.Тахометр переменного тока используется для контроля выходной скорости.

  • Привод с регулируемой скоростью скольжения . Этот тип частотно-регулируемого привода в настоящее время имеет мало применений, так как он превзошел другие с точки зрения эффективности.

В настоящее время приводы с регулируемой скоростью скольжения могут использоваться для асинхронных двигателей с фазным ротором.

Гидравлические приводы с регулируемой скоростью
  • Гидродинамический привод . Гидродинамический привод, также известный как с регулируемой скоростью, , , гидравлическая муфта , передает крутящий момент на выходной ротор от входного привода с использованием гидравлического масла.

Входной привод должен быть на валу с постоянной скоростью, а выходной ротор должен работать на валу с регулируемой скоростью.

  • Гидростатический привод . Гидростатический привод позволяет регулировать скорость с помощью регулирующего клапана. Он состоит из гидравлического двигателя и гидравлического насоса , оба из которых имеют объемный объем.

Он имеет заданное соотношение между каждым оборотом двигателя или насоса и расходом жидкости, используемым в любой данный момент.

Другой способ регулировки оборотов в этом устройстве — это изменение рабочего объема двигателя или насоса.

  • Гидровязкостной привод . В этих приводах с регулируемой скоростью используются входные и выходные диски , разделенные масляным слоем.

Они сопрягаются, и крутящий момент передается через масляный слой.

Таким образом, передаваемый результирующий крутящий момент известен и предсказуем, поскольку он пропорционально реагирует на давление, оказываемое гидроцилиндром на диски.

Преимущества использования мотор-редукторов

Использование мотор-редукторов в различных типах машин оправдано широким спектром преимуществ, которые они предлагают:

  • Регулирование скорости работы двигателя продлевает срок его службы , потому что он предотвращает грубые операции, которые в конечном итоге могут привести к серьезным повреждениям.
  • Приводы с регулируемой скоростью и редукторы для электродвигателей позволяют использовать электродвигатели с высокой эффективностью ; скорость вывода регулируется в каждый момент.
  • Кроме того, производительность является оптимальной в отношении потребления, поскольку на каждой стадии можно использовать разную скорость вместо поддержания постоянной скорости и всегда работать с плавной регулировкой оборотов.
  • Контроль крутящего момента обеспечивает экономию энергии .
  • Редукторный двигатель также упрощает выполнение тестов и регулировок, уменьшая обороты для этой цели.

В автомобильном секторе редукторные двигатели очень полезны с точки зрения безопасности при смещении нагрузки или при работе без нагрузки.Это связано с тем, что они могут предотвратить впрыск чрезмерного количества топлива в цилиндры двигателя, так что обороты остаются в пределах постоянных переменных вместо того, чтобы испытывать резкие изменения.

В CLR у нас есть команда инженеров, которые являются экспертами, которые помогают и оптимизируют ваши проекты, связанные с автомобильной промышленностью или любыми другими. Свяжитесь с нами, и мы поможем воплотить в жизнь ваш инженерный проект.

Объяснение скорости двигателя: погружение в двигатели переменного и постоянного тока

Скорость, крутящий момент, мощность и напряжение являются важными факторами при выборе двигателя.В этом блоге, состоящем из двух частей, мы углубимся в особенности скорости двигателя. В части 1 мы обсудим, как скорость различается между типами двигателей, а в части 2 мы рассмотрим, когда следует рассмотреть возможность добавления коробки передач в приложение.

Скорость асинхронного двигателя переменного тока

Электродвигатели переменного тока

уникальны тем, что созданы для работы на определенных скоростях независимо от их конструкции или производителя. Скорость двигателя переменного тока зависит от количества полюсов и частоты сети источника питания, а не от его напряжения.Обычные двигатели переменного тока состоят из двух или четырех полюсов. В полюсах статора создается магнитное поле, которое индуцирует результирующие магнитные поля в роторе, которые соответствуют частоте изменяющегося магнитного поля в статоре. Двухполюсные двигатели переменного тока, работающие с частотой 60 Гц, всегда будут работать со скоростью приблизительно 3600 об / мин, а четырехполюсные двигатели переменного тока будут иметь скорость около 1800 об / мин.

Скорость = 120 x частота (Гц) / число полюсов двигателя

Пример 120 x 60 Гц / 4 полюса = 1800 об / мин.

Имейте в виду, что скорость двигателя переменного тока не будет достигать этих точных значений — и будет немного ниже — потому что существует определенная величина скольжения, которая должна присутствовать для двигателя для создания крутящего момента. Ротор всегда будет вращаться медленнее, чем магнитное поле статора, и постоянно играет в догонялки. Это создает крутящий момент для запуска двигателя переменного тока. Разница между синхронными скоростями статора (3600 и 1800 об / мин) и фактической рабочей скоростью называется скольжением.(Дополнительную информацию о скольжении можно найти в нашем блоге «Синхронные и асинхронные двигатели: обнаруживая разницу».)

Элемент управления может использоваться для изменения скорости трехфазного двигателя переменного тока путем увеличения или уменьшения частоты, передаваемой на двигатель, в результате чего он ускоряется или замедляется. Кроме того, многие элементы управления переменного тока имеют однофазный вход, поэтому это позволяет запускать трехфазные двигатели на объектах, где отсутствует трехфазное питание.

Однако такая возможность изменять скорость не характерна для однофазных двигателей переменного тока.Эти двигатели подключаются непосредственно к стандартной розетке и работают с установленной доступной частотой. Исключением из этого практического правила может быть потолочный вентилятор, который работает от однофазного двигателя переменного тока, но имеет три различных настройки скорости.

Скорость двигателя постоянного тока

Хотя двигатели постоянного тока с постоянными магнитами также имеют полюса, эти полюса не влияют на скорость, как двигатели переменного тока, потому что есть несколько других факторов, влияющих на двигатели постоянного тока. Количество витков провода в якоре, рабочее напряжение двигателя и сила магнитов — все это влияет на скорость двигателя.Если двигатель постоянного тока работает от батареи 12 В, это максимальное напряжение, доступное для устройства, и двигатель сможет работать только на скорости, рассчитанной на 12 В. Если батарея разряжена и подает меньшее напряжение, скорость соответственно уменьшится.

Теперь, если вы подключите тот же самый двигатель 12 В постоянного тока к источнику питания 24 В постоянного тока, ваша скорость обычно удваивается. Имейте в виду, что работа двигателя с удвоенной скоростью при одной и той же точке нагрузки / крутящего момента приведет к тому, что двигатель будет работать тяжелее, что приведет к дополнительному нагреву, который со временем может вызвать преждевременный отказ двигателя.

Как и в случае трехфазных двигателей переменного тока и бесщеточных двигателей постоянного тока, средства управления могут использоваться с двигателями постоянного тока.

alexxlab / 25.03.2021 / Разное

Добавить комментарий

Почта не будет опубликована / Обязательны для заполнения *