Цены снижены! Бесплатная доставка контурной маркировки по всей России

Регулировка оборотов двигателя: Регулятор оборотов коллекторного электродвигателя — ООО «СЗЭМО Электродвигатель»

Содержание

Регулировка оборотов двигателя от стиральной машины

Регулировка оборотов двигателя стиральной машины может потребоваться любому домашнему самоделкину, который решит приспособить деталь отслужившей помощницы.

Простое подключение двигателя стиральной машины к питанию не дает много проку, поскольку он выдает сразу максимальные обороты, а ведь многие самодельные приборы требуют увеличения или уменьшения оборотов, причем желательно без потери мощности. В этой публикации мы и поговорим о том, как подключить двигатель от стиралки, и как сделать для него регулятор оборотов.

Сначала подключим

Прежде чем регулировать обороты двигателя стиральной машины, его нужно правильно подключить. Коллекторные двигатели от стиральных машин автомат имеют несколько выходов и многие начинающие самоделкины путают их, не могут понять, как осуществить подключение. Расскажем обо всем по порядку, а заодно и проверим работу электродвигателя, ведь существует же вероятность, что он вовсе неисправен.

  • Для начала нужно взять двигатель от стиральной машины, покрутить его и найти катушки возбуждения или башмаки, от которых должно идти 2, 3 и более проводов. Башмаки выглядят примерно так, как показано на рисунке ниже.
  • Берем омметр, выставляем тумблер на минимальное сопротивление и начинаем поочередно звонить все выходы. Наша задача выбрать из всех выходов катушки возбуждения 2, у которых значение сопротивления больше всех, если их всего два, то ничего выбирать не нужно.
  • Далее нужно найти коллектор двигателя и щетки, от которых также будут идти 2 провода. В данном случае выхода будет только два, если их больше, значит, вы что-то перепутали или один из проводов банально оторван.

  • Следующая группа выходов, которые нам позарез нужно обнаружить – это выходы таходатчика. В ряде случаев провода, идущие от таходатчика, можно заметить прямо на корпусе двигателя, но иногда их прячут в недра корпуса и тогда, чтобы подключиться, приходится частично разбирать двигатель.

К сведению! Таходатчики, имеющие два выхода, легко прозваниваются омметром. А вот аналогичные детали с тремя выходами не звонятся ни по одному направлению.

  • Далее берем один провод, идущий от коллектора, и соединяем с одним из проводов катушки.
  • Второй провод коллектора и второй провод катушки подключаем к сети 220 В.
  • Если нам нужно поменять направление вращения якоря, то мы просто меняем местами подключаемые провода, а именно первый провод коллектора и первый провод катушки включаем в сеть, а вторые провода соединяем между собой.
  • Отмечаем ярлычками провода катушки, таходатчика и коллектора, чтобы не перепутать и производим пробный пуск двигателя.

Если пробный запуск прошел успешно, а именно, двигатель плавно набрал обороты без заеданий и рывков, щетки не искрили, можно приступать к подключению двигателя стиральной машины через регулятор оборотов. Существует множество схем подключения двигателя через регулятор, как и схем самого регулятора, рассмотрим два варианта.

Подключим через регулятор напряжения

Простейший вариант регулировки электродвигателя стиральной машины – использование любого регулятора напряжения (диммера, гашетки от дрели и прочего). Смысл регулировки в том, что на двигатель подается сначала максимальное напряжение, и он вращается с максимальной скоростью. Поворачивая тумблер диммера, мы уменьшаем напряжение, и двигатель соответственно начинает снижать обороты. Схема подключения следующая:

  • один провод катушки соединяем с одним проводом якоря;
  • второй провод катушки подключаем к сети;
  • второй провод якоря соединяем с диммером, а второй выход диммера подключаем к сети;
  • производим пробный пуск двигателя.

Проверяем, как работает двигатель на минимальной мощности. Вы можете убедиться, что даже на минимальной мощности обороты без нагрузки внушительны, но стоит только прислонить деревянный брусочек к вращающейся оси, и двигатель тут же останавливается. Каков вывод? А вывод таков, что данный способ регулировки оборотов электродвигателя стиральной машины приводит к катастрофической потере мощности при уменьшении напряжения, что неприемлемо, если вы собираетесь делать из двигателя какую-то самоделку.

Важно! При запуске двигателя стиральной машины соблюдайте технику безопасности. Обязательно закрепите двигатель перед пуском, кроме того не стоит прикасаться руками к вращающимся элементам.

Изначально мы ставили задачу научиться своими руками регулировать обороты двигателя стиральной машины без потери или с минимальной потерей мощности, но возможно ли это? Вполне возможно, просто схема подключения несколько усложнится.

Через микросхему

Пришло время вспомнить про таходатчик и его выходы, которые мы на двигателе нашли, но до поры отставили в сторону. Именно таходатчик поможет нам подключить двигатель стиралки и регулировать его обороты без потери мощности. Сам таходатчик управлять двигателем не может, он лишь посредник. Реальное управление должно осуществляться посредством микросхемы, которая соединяется с таходатчиком двигателя, обмоткой и якорем и запитывается от сети 220 В. Принципиальную схему вы можете видеть на рисунке ниже.

Что происходит с двигателем, когда мы подключаем его к сети через эту микросхему? А происходит следующее, мы можем запустить двигатель своими руками на максимальных оборотах, а можем, повернув специальный тумблер обороты уменьшить. Даем внезапную нагрузку двигателю, подставив под вращающийся шкив деревянный брусочек. На долю секунды обороты падают, но потом снова восстанавливаются, несмотря на нагрузку.

Дело в том, что таходатчик определяет понижение оборотов из-за возникшей нагрузки и сразу же подает сигнал об этом на управляющую плату. Микросхема, получив сигнал, автоматически добавляет мощность, выравнивая, таким образом, обороты двигателя. Мечта самоделкина, как говорится, сбылась. При наличии такой схемы подключения из двигателя стиральной машины можно сделать и зернодробилку и дровокол и много других полезных вещей.

Подводя итог нашего повествования, ответим еще на один резонный вопрос, который может возникнуть у читателя: где взять такую плату? Можно собрать на основе схемы и списка деталей, которые мы прилагаем к настоящей статье, а можно заказать в готовом виде у специалистов. Благо в сети предложений на этот счет достаточно. Искать нужно схему TDA 1085.

   

Регулировка оборотов электродвигателей


Регулировка оборотов электродвигателей

  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 противо-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 R2-R3-C2 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 VS1 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 SA1 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 12 В 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 VD2 и VD6 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 R5=2/Iм, 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).

  Литература
1. Electronics Todays. Int N6
2. RCA Corp Manual
3. IOI Electronic Projects. 1977 p 93

5. G. E. Semiconductor Data Hand book 3. Ed
6 .Граф P. Электронные схемы. -М Мир, 1989
7. Семенов И. П. Регулятор мощности с обратной связью. — Радиолюбитель, 1997, N12, С 21.

И.СЕМЕНОВ
Московская обл, г Дубна
Радиолюбитель №10, 2000

Источник: shems.h2.ru

Различия механической и пневматической системы регулировки оборотов в двигателях внутреннего сгорания.

Различия механической и пневматической системы регулировки оборотов в двигателях внутреннего сгорания.

Очень часто покупатели задают вопрос, чем отличается мотокультиватор ЛопЛош от мотокультиватора Лоплош-1. В первую очередь приходится сообщать, что на одном установлен американский двигатель, а на другом китайский. В американском стоит пневматическая система регулировки оборотов, а в китайском механическая. Как я понял, это мало что говорит покупателю. Данная статья как раз на эту тему. 

Если же после прочтения вы поняли, что ничего не поняли, то можете данное различие не принимать во внимание.

В мотокультиваторах лоплош используются системы механической и пневматической регулировки оборотов двигателя. Все регуляторы состоят из устройства, отслеживающего обороты, тяги от этого устройства к дроссельной заслонке карбюратора и рабочей пружины.

Механическая регулировка осуществляется следующим образом. Внутри картера размещается связанный с распредвалом центробежный механизм с грузиками и подвижным штоком. При уменьшении нагрузки на двигатель, обороты коленвала возрастают. Центробежная сила выталкивает грузики, и они воздействуют на шток. Он выдвигается, воздействуя, в свою очередь, на лапку вала, который выходит наружу картера двигателя. На внешнем конце вала закреплен рычаг, за конец которого цепляется тяга дроссельной заслонки. Степень открытия дроссельной заслонки зависит от натяжения рабочей пружины. Пружина стремится установить заслонку в позицию максимального поступления топлива. Сила вращающихся грузиков действует в противоположном направлении, направляя заслонку в позицию минимального поступления топлива. При любом положении регулятора, дроссельная заслонка определяет объем поступающего топлива и, соответственно, скорость двигателя. На холостых оборотах регулятор не дает двигателю заглохнуть или набрать слишком большие обороты.


Пневматическая регулировка представляет собой дозирующую трубку, подсоединенную к воздушному коллектору. Она ведет к клапану топливного насоса. Дроссельная заслонка контролирует поток воздуха, поступающего в двигатель через дозирующую трубку. Трубка эта узкая и изогнутая, так что скорость воздуха в процессе движения через нее возрастает.

Аналогичный эффект наблюдается при обтекании воздухом крыла летящего самолета. Форма крыла такова, что воздух, движущийся поверх крыла, ускоряется, создавая область низкого давления, более низкого, чем атмосферное давление снизу крыла. В результате на самолет действует выталкивающая сила, поднимающая его вверх. Форма дозирующей трубки подбирается, исходя из такого же принципа.

Когда двигатель не работает, пружина давит на диафрагму и топливную заслонку, так что она находится в положении максимального поступления топлива. При работающем на холостом ходу двигателе заслонка почти закрывает впускное отверстие, и воздух движется через вспомогательную дозирующую трубку с высокой скоростью. Разрежение, создающееся в ней, передается через соединительный шланг в герметичную камеру диафрагмы, соединенную с пружиной.

Атмосферное давление на стороне насоса выталкивает диафрагму и заслонку в положение, при котором подача топлива отсутствует. Это уменьшает рабочий ход насоса и количество впрыскиваемого топлива. Ослабление педали газа позволяет большему количеству воздуха попадать в двигатель, но уменьшает скорость потока воздуха через вспомогательную дозирующую трубку. Давление в герметичной камере возрастает, пружина воздействует на диафрагму и дроссельную заслонку в противоположную атмосферному давлению сторону, вызывая увеличение поступления топлива.

Положение диафрагмы в любой момент времени определяется скоростью потока воздуха через вспомогательную дозирующую трубку, в соответствии со скоростью вращения двигателя и нагрузкой. Регулировка положения дроссельной заслонки позволяет подавать оптимальное количество топлива, отвечающего условиям работы.

Плавная регулировка оборотов электродвигателя 220в переменного тока. Регулятор оборотов двигателя электроинструмента

Не каждая современная дрель или болгарка оснащена заводским регулятором оборотов, и чаще всего регулировка оборотов не предусмотрена вовсе. Тем не менее, как болгарки, так и дрели построены на базе коллекторных двигателей, что позволяет каждому их владельцу, маломальски умеющему обращаться с паяльником, изготовить собственный регулятор оборотов из доступных электронных компонентов, хоть из отечественных, хоть из импортных.

В данной статье мы рассмотрим схему и принцип работы простейшего регулятора оборотов двигателя электроинструмента, и единственное условие — двигатель должен быть коллекторным — с характерными ламелями на роторе и щетками (которые порой искрят).

Приведенная схема содержит минимум деталей, и подойдет для электроинструмента мощностью до 1,8 кВт и выше, для дрели или болгарки. Похожая схема используется для регулировки оборотов в автоматических стиральных машинах, в которых стоят коллекторные высокоскоростные двигатели, а также в диммерах для ламп накаливания. Подобные схемы, в принципе, позволят регулировать температуру нагрева жала паяльника, электрического обогревателя на базе ТЭНов и т. д.

Потребуются следующие радиоэлектронные компоненты:

    Резистор постоянный R1 — 6,8 кОм, 5 Вт.

    Переменный резистор R2 — 2,2 кОм, 2 Вт.

    Резистор постоянный R3 — 51 Ом, 0,125 Вт.

    Конденсатор пленочный C1 — 2 мкф 400 В.

    Конденсатор пленочный C2 — 0,047 мкф 400 вольт.

    Диоды VD1 и VD2 — на напряжение до 400 В, на ток до 1 А.

    Тиристор VT1 — на необходимый ток, на обратное напряжение не менее 400 вольт.

В основе схемы — тиристор. Тиристор представляет собой полупроводниковый элемент с тремя выводами: анод, катод, и управляющий электрод. После подачи на управляющий электрод тиристора короткого импульса положительной полярности, тиристор превращается в диод, и начинает проводить ток до тех пор, пока в его цепи этот ток не прервется или не сменит направление.

После прекращения тока или при смене его направления, тиристор закроется и перестанет проводить ток, пока не будет подан следующий короткий импульс на управляющий электрод. Ну а поскольку напряжение в бытовой сети переменное синусоидальное, то каждый период сетевой синусоиды тиристор (в составе данной схемы) станет отрабатывать строго начиная с установленного момента (в установленной фазе), и чем меньше во время каждого периода тиристор будет открыт, тем ниже будут обороты электроинструмента, а чем, соответственно, дольше тиристор будет открыт, тем выше будут обороты.

Как видите, принцип прост. Но применительно к электроинструменту с коллекторным двигателем, схема работает хитрее, и об этом мы расскажем далее.

Итак, в сеть здесь включены параллельно: измерительная цепь управления и силовая цепь. Измерительная цепь состоит из постоянного и переменного резисторов R1 и R2, из конденсатора C1, и диода VD1. Для чего нужна эта цепь? Это делитель напряжения. Напряжение с делителя, и что важно, противо-ЭДС с ротора двигателя, складываются в противофазе, и формируют импульс для открывания тиристора. Когда нагрузка постоянна, то и время открытого состояния тиристора постоянно, следовательно обороты стабилизированы и постоянны.

Как только нагрузка на инструмент, и следовательно на двигатель, увеличивается, то величина противо-ЭДС уменьшается, поскольку обороты снижаются, значит сигнал на управляющий электрод тиристора возрастает, и открывание происходит с меньшей задержкой, то есть мощность подводимая к двигателю возрастает, увеличивая упавшие обороты. Так обороты сохраняются постоянными даже под нагрузкой.


В результате совместного действия сигналов от противо-ЭДС и с резистивного делителя, нагрузка не сильно влияет на обороты, а без регулятора это влияние было бы существенным. Таким образом при помощи данной схемы достижима устойчивая регулировка оборотов в каждом положительном полупериоде сетевой синусоиды. При средних и малых скоростях вращения этот эффект более выражен.

Однако, при повышении оборотов, то есть при повышении напряжения, снимаемого с переменного резистора R2, стабильность поддержания скорости постоянной снижается.

Лучше на этот случай предусмотреть шунтирующую кнопку SA1 параллельно тиристору. Функция диодов VD1 и VD2 — обеспечение однополупериодного режима работы регулятора, так как напряжения с делителя и с ротора сравниваются лишь в отсутствие тока через двигатель.

Конденсатор C1 расширяет зону регулирования на малых скоростях, а конденсатор C2 снижает чувствительность к помехам от искрения щеток. Тиристор нужен высокочувствительный, чтобы ток менее 100 мкА смог бы его открыть.

Это устройство, предназначенное для выполнения функции плавного увеличения или уменьшения скорости вращения вала электрического двигателя. Регулировку можно осуществлять методом широтно-импульсной модуляции и методом изменения фазного напряжения.

Использование широтно-импульсной модуляции

Для управления и регулировки числа оборотов вращения электродвигателя асинхронного типа, можно использовать импульсный регулятор-стабилизатор напряжения (инвертор). Он будет выполнять функцию источника питания. В его основу положено применение импульсного ШИМ-регулятора марки ТL494. Питающее напряжение электродвигателя, выходящее после ШИМ-регулятора, будет изменяться в соответствии с изменением частоты вращения. Используя этот способ, достигается больший экономический эффект, устройство достаточно простое и при этом увеличивает эффективность регулирования.

На рисунке выше изображена схема использования ШИМ-регулятора для трехфазного асинхронного двигателя, подключенного через конденсатор к однофазной сети.

Этот способ, несмотря на свою эффективность, имеет два существенных недостатка – это:

  • невозможность реверсивного управления двигателем без использования дополнительных коммутирующих аппаратов;
  • частотные преобразователи , использованные в регуляторе, отличаются высокой стоимостью и выпускаются ограниченным числом производителей.

Блок управления и регулирования скорости вращения электродвигателей изменением фазного напряжения

Существует несколько видов блоков управления, изготовленных промышленным способом. Они используются для однофазных асинхронных двигателей, границы регулирования составляют от 25 до 100% от значения мощности, и от 1000 до 4000 об/мин. Это устройства с маркировкой РВС207, РВ600/900.

Работа блока регулировки происходит при изменении средней величины переменного напряжения на электродвигателе. Она производится с помощью метода фазового регулирования напряжения, при изменении угла открытия полупроводниковых приборов (тиристоров, симисторов и т. д.), при использовании которых осуществлена сборка схемы.

Управление блоком осуществляется посредством использования внешнего переменного резистора. В том случае, когда мощность менее 25%, двигатель отключается и переходит в дежурный режим ожидания.

Контроль за работой осуществляется при помощи светового индикатора. Отключенное состояние двигателя – изредка мигает красный цвет. Двигатель работает – скважность включения индикатора пропорциональна оборотам вращения (производительности) двигателя.

На рисунке схема подключения блока регулятора РВС 207.

Регулятор скорости асинхронного двигателя

Помимо образцов регуляторов, промышленных образцов регуляторов, существует возможность самостоятельного выполнения регуляторов скорости бесколлекторных двигателей, не уступающих промышленным образцам. За основу схемы берется пример регулятора промышленного производства, ее можно собрать своими силами.

На рисунке выше электрическая схема регулятора скорости вращения бесколлекторного двигателя.

Регулировать количество оборотов вращения вала бесколлекторного асинхронного электродвигателя допускается также при изменении значения переменного напряжения, подаваемого к двигателю.

В состав регулятора входит задающий генератор, он служит для изменения частоты в границах значений 50 – 200 Гц. Генератор состоит из мультивибратора, работа которого строится на микросхеме К561ЛА7 и счетчика-дешифратора марки К561ИЕ8 с коэффициентом пересчета – 8, она отвечает за формирование сигналов управления силовыми полевыми транзисторами полумоста.

В схеме присутствует выходной трансформатор Т-1. Он служит для развязки транзисторов полумоста.

Выпрямитель включает в свою конструкцию диодный мост и удваивающие напряжение питания – конденсаторы с большой емкостью.

Диодный мост подключен по нетрадиционной схеме. С4 и R7 выполняют роль демпфирующей цепи, она служит для сглаживания всплесков напряжения, которые представляют собой опасность для транзисторов VТ4.

Рекомендация : для трансформатора управления транзисторными ключами, можно применить трансформатор от телевизионного блока питания. В этом случае, тип не играет большого значения, главное, чтобы первичная обмотка состояла из 120 витков провода 0,7 мм2, вторичная представляет собой 2 независимые друг от друга обмотки с количеством витков – 60, провод, применяемый во вторичной обмотке, аналогичен проводу первичной. Первичная обмотка имеет напряжение 2 х 12 В, вторичная обмотка – по 12 В каждая.

Необходимо помнить, что обе вторичные обмотки должны обладать хорошей изоляцией друг от друга, между обмотками присутствует высокий потенциал, он составляет 640 В, они подключаются к затворам транзисторных ключей в противофазе.

Такой регулятор может управлять вращением асинхронного двигателя с максимальным значением рабочей мощности – 500 Вт. Чтобы регулятор использовать для регулировки электродвигателей более высокой мощности, нужно применить большее количество силовых ключей, а также изменить в сторону увеличения емкость конденсаторов для питающего фильтра, это элементы схемы С3 и С4. Для регулятора достаточно использовать печатную плату размером 110 х 80 мм. Управляющий силовыми транзисторными ключами трансформатор монтируется отдельно от блока регулятора.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на , буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

Со своих первых паек с кислотным флюсом я задумывался о вентиляторе для паяльных работ. После радиомонтажной практики (там доходчиво объяснили необходимость вытяжки при пайке любым флюсом/припоем) было принято решение: вытяжке быть! Очень вовремя под руку попался вентилятор ВН-2.

Но оказалось, что при прямом включении в сеть вентилятор очень шумит, да и тягой будущей вытяжки хотелось бы управлять. Нужен регулятор!

Схема регулятора оборотов однофазного асинхронного двигателя на транзисторе D209L

Немного поискав в сети, выбрал схему так называемого «беспомехового» регулятора:

Собрав схему, я убедился в её пригодности для регулировки оборотов однофазного асинхронного двигателя (как в ВН-2). Но после КЗ на выходе в страну вечной охоты отправляется мой единственный КТ840 и неоновая лампочка, которую я подключил без резистора. Цены на КТ840 меня совсем не обрадовали. Решив сэкономить стипендию, я подыскал транзистор-аналог из горелого компьютерного БП — D209L. С этим транзистором схему пришлось немного изменить:

Я решил добавить немного индикации, и поставил по светодиоду на вход и выход регулятора. Новую схему сначала тоже протестировал на навесном монтаже, а потом решил собирать в нормальном корпусе, который и приобрёл на радиорынке:


Сразу озаботился радиатором для транзистора. Радиатор пришлось немного подогнать с помощью ножовки и напильника:


Для крепления радиатора к корпусу применил самодельные винты М3 с широкой шляпкой (припаял по шайбе к винту):


Вот так это все будет выглядеть снаружи:


Теперь органы управления:
Примеряемся:


Сверлим отверстия и вставляем детали:


С диаметром отверстий для светодиодов немного промахнулся, пришлось упаковать в прозрачную термоусадку:


P.S.: прозрачная термоусадка — самая лучшая из всех, что я видел на киевском радиорынке, она при усаживании не вспучивается и не подгорает, а при соединении двух слоёв они сплавляются, и получается монолитная трубка.

Трансформатор

Применил малогабаритный 220/6 Вольт, 100мА. Его я тоже «упаковал» в жестяной каркас для удобства установки. Материалом для каркаса послужил корпус старого CD-Rom и проволока от шампанского (по-научному — мюзле).


Печатная плата

Для изготовления платы сначала вырезал из картона шаблон, чтобы не ошибиться в размерах и не подгонять потом готовую плату напильником:


По шаблону вырезаю ножницами по металлу плату из текстолита:


Плату рисую вручную цапонлаком по трафарету, предварительно нанеся точки в местах будущих отверстий самодельным кернером из фрезы.


Сами дорожки рисовал с помощью «рейсфедера» из вытянутого пипеткой стержня от ручки, очень удобно (не ломается, как стеклянная пипетка). Готовые дорожки «запекаю» газовой горелкой: экспериментально установил, что мой цапонлак от такой шоковой сушки становится вообще «дубовым», что подходит для моей методики травления, о которой ниже. Процесс «обжига»:


Важно : если во время «обжига» на меди будут отпечатки пальцев/грязь, то они останутся и на вытравленной плате. Поэтому чистый текстолит я заклеиваю скотчем на время резки/кернения и отклеиваю его только когда рисую дорожки.

Травление

Недавно открыл для себя просто фантастический метод травления плат: лимонной кислотой!

Рекомендуемый способ приготовления травильного раствора:
В 100 мл аптечной 3% перекиси водорода растворяется 30 г лимонной кислоты и 5 г поваренной соли. Этого раствора должно хватить для травления 100 см2 меди, толщиной 35мкм.

Соль при подготовке раствора можно не жалеть. Так как она играет роль катализатора, то в процессе травления практически не расходуется. Перекись 3% не стоит разбавлять дополнительно т.к. при добавлении остальных ингредиентов её концентрация снижается.

Чем больше будет добавлено перекиси водорода (гидроперита) тем быстрее пойдёт процесс, но не переусердствуйте — раствор не хранится, т.е. повторно не используется, а значит и гидроперит будет просто перерасходован. Избыток перекиси легко определить по обильному «пузырению» во время травления.
Однако добавление лимонной кислоты и перекиси вполне допустимо, но рациональнее приготовить свежий раствор.


Свою плату я вытравил примерно за 12 минут!


Дальше все без «самодеятельности»:


Окончательная сборка регулятора

Детали вне платы «получают» провода в термоусадке, некоторые из этих деталей приходится припаивать со стороны дорожек.

Данный регулятор оборотов электродвигателя 220в позволяет изменять частоту либо электродвигателя, рассчитанных на работу от сети 220 вольт.

Достаточно популярным регулятором оборотов для электродвигателей на 220 вольт переменного тока является схема на тиристорах. Типовой схемой является подключение электродвигателя или вентилятора в разрыв анодной цепи тиристора.

Одно не маловажное условие при использовании подобных регуляторов, это надежный контакт во всей цепи. Что нельзя сказать про коллекторные электродвигатели, поскольку у них механизм щеток создает кратковременные обрывы электроцепи. Это существенно влияет на качество работы регулятора.

Описание работы схемы регулятора оборотов

Приведенная ниже схема тиристорного регулятора оборотов , как раз разработана для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей (электродрель, фрезер, вентилятор ). Первое, что следует отметить, это то, что двигатель вместе с силовым тиристором VS2 подсоединен в одну из диагоналей диодного моста VD3, на другую же подается сетевое напряжение 220 вольт .

Помимо этого, данный тиристор контролируется достаточно широкими импульсами, благодаря которым, непродолжительные отключения активной нагрузки, которыми характеризуется работа коллекторного двигателя, не влияют на устойчивую работу данной схемы.

Для управления тиристором VS1 на транзисторе VT1, собран генератор импульсов. Питание данного генератор осуществляется трапециевидным напряжением, создающимся в результате ограничения положительных полуволн стабилитроном VD1 имеющих частоту 100 Гц. Конденсатор С1 разряжается через сопротивления R1, R2, R3. Резистором R1 осуществляется скорость разряда данного конденсатора.

При достижении на конденсаторе напряжения достаточного для открывания транзистора VT1, на управляющий вывод VS1 поступает положительный импульс. Тиристор открывается и теперь уже на управляющем выводе VS2 появляется длительный импульс управления. И уже с данного тиристора напряжение, которое фактически и влияет на величину оборотов, подается на двигатель.

Частоту оборотов вращения электродвигателя регулируют резистором R1. Так как в цепь VS2 подключена индуктивная нагрузка, то возможно спонтанное отпирание тиристора, даже при отсутствии управляющего сигнала. Поэтому для предотвращения данного нежелательного эффекта, в схему добавлен диод VD2 который подключается параллельно обмотке возбуждения L1 электродвигателя.

Детали регулятора оборотов вентилятора и электродвигателя

Стабилитрон – можно заменить на другой с напряжением стабилизации в районе 27 – 36В. Тиристоры VS1 – любой маломощный с прямым напряжением более 100 вольт, VS2 — возможно поставить КУ201К, КУ201Л, КУ202М. Диод VD2 – с обратным напряжением не меньше 400 вольт и прямым током более 0,3А. Конденсатор C1 – КМ-6.

Настройка регулятора оборотов

Во время наладки схемы регулятора желательно применить стробоскоп, который позволяет либо стрелочный вольтметр для переменного тока, который подсоединяют параллельно двигателю.

Вращая ручку резистора R1, определяют диапазон изменения напряжения. Путем подбора сопротивления R3 устанавливают данный диапазон в районе от 90 до 220 вольт. В том случае если при минимальных оборотах двигатель вентилятора работает неустойчиво, то необходимо немного уменьшить сопротивление R2.

С все более увеличивающимся ростом автоматизации в бытовой сфере появляется необходимость в современных системах и устройствах управления электродвигателями.

Управление и преобразование частоты в небольших по мощности однофазных асинхронных двигателях, запускаемых в работу с помощью конденсаторов, позволяет экономить электроэнергию и активирует режим энергосбережения на новом, прогрессивном уровне.

Принцип работы однофазной асинхронной машины

В основе работы асинхронного двигателя лежит взаимодействие вращающегося магнитного поля статора и токов, наводимых им в роторе двигателя. При разности частоты вращения пульсирующих магнитных полей возникает вращающий момент. Именно этим принципом руководствуются при регулировании скорости вращения асинхронного двигателя с помощью .

Пусковая обмотка занимает в конструкции статора 1/3 пазов, на главную обмотку приходится 23 паза статора.

Ротор однофазного двигателя коротко замкнутый, помещенный в неподвижное магнитное поле статора, начинает вращаться.

Рис.№1 Схематический рисунок двигателя, демонстрирующий принцип работы однофазного асинхронного двигателя.

Основные виды однофазных электроприводов

Кондиционеры воздуха, холодильные компрессоры, электрические вентиляторы, обдувочные агрегаты, водяные, дренажные и фекальные насосы, моечные машины используют в своей конструкции асинхронный трехфазный двигатель.

Все типы частотников преобразуют переменное сетевое напряжение в постоянное напряжение. Служат для формирования однофазного напряжения с регулируемой частотой и заданной амплитудой для управления вращения асинхронных двигателей.

Управление скоростью вращения однофазных двигателей

Существует несколько способов регулирования скорости вращения однофазного двигателя.

  1. Управление скольжением двигателя или изменением напряжения. Способ актуален для агрегатов с вентиляторной нагрузкой, для него рекомендуется использовать двигатели с повышенной мощностью. Недостаток способа – нагрев обмоток двигателя.
  2. Ступенчатое регулирование скорости вращения двигателя с помощью автотрансформатора.

Рис.№2. Схема регулировки с помощью автотрансформатора.

Достоинства схемы – напряжение выхода имеет чистую синусоиду. Способность трансформатора к перегрузкам имеет большой запас по мощности.

Недостатки – автотрансформатор имеет большие габаритные размеры.

Использование тиристорного . Применяются тиристорные ключи, подключенные встречно-параллельно.

Рис. №3.Схема тиристорного регулирования однофазного асинхронного электродвигателя.

При использовании для регулирования скорости вращения однофазных асинхронных двигателей, чтобы избежать негативного влияния индукционной нагрузки производят модификацию схемы. Добавляют LRC-цепи для защиты силовых ключей, для корректировки волны напряжения используют конденсатор, минимальная мощность двигателя ограничивается, так гарантируется старт двигателя. Тиристор должен иметь ток выше тока электродвигателя.

Транзисторный регулятор напряжения

В схеме используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ) с применением выходного каскада, построенного на использовании полевых или биполярных IGBT транзисторах.

Рис. №4. Схема использования ШИМ для регулирования однофазного асинхронного электродвигателя.

Частотное регулирование асинхронного однофазного электродвигателя считается основным способом регулирования , мощности, эффективности использования, скорости и показателей энергосбережения.

Рис. №5. Схема управления электродвигателем без исключения из конструкции конденсатора.

Частотный преобразователь: виды, принцип действия, схемы подключения

Разрешает своему владельцу снизить энергопотребление и автоматизировать процессы в управлении оборудованием и производством.

Основные компоненты : выпрямитель, конденсатор, IGBT-транзисторы, собранные в выходной каскад.

Благодаря способности управлением параметрами выходной частоты и напряжения достигается хороший энергосберегающий эффект. Энергосбережение выражается в следующем:

  1. В двигателе поддерживается неизменный текущий момент ращения вала. Это обусловлено взаимодействием выходной частоты инверторного преобразователя с частотой вращения двигателя и соответственно, зависимостью напряжения и крутящего момента на валу двигателя. Значит, что преобразователь дает возможность автоматически регулировать напряжение на выходе при обнаружении превышающего норму значения напряжения с определенной рабочей частотой нужно для поддержания требуемого момента. Все инверторные преобразователи с векторным управлением имеют функцию поддержания постоянного вращающего момента на валу.
  2. Частотный преобразователь служит для регулировки действия насосных агрегатов (). При получении сигнала, поступающего с датчика давления, частотник снижает производительность насосной установки. При снижении оборотов вращения двигателя уменьшается потребление выходного напряжения. Так, стандартное потребление воды насосом требует 50Гц промышленной частоты и 400В напряжения. Руководствуясь формулой мощности можно высчитать соотношение потребляемых мощностей.

Уменьшая частоту до 40Гц, уменьшается величина напряжения до 250В, означает, что уменьшается количество оборотов вращения насоса и потребление энергии снижается в 2,56 раз.


Рис. №6. Использование частотного преобразователя Speedrive для регулирования насосных агрегатов по систем CKEA MULTI 35.

Для повышения энергетической эффективности использования необходимо сделать следующее:

  • Частотный преобразователь должен соответствовать параметрам электродвигателя.
  • Частотник подбирается в соответствии с типом рабочего оборудования, для которого он предназначен. Так, частотник для насосов функционирует в соответствии с заложенными в программу параметрами для управления работой насоса.
  • Точные настройки параметров управления в ручном и автоматическом режиме.
  • Частотный преобразователь разрешает использовать режим энергосбережения.
  • Режим векторного регулирования позволяет произвести автоматическую настройку управления двигателем.

Преобразователь частоты однофазный

Компактное устройство преобразования частоты служит для управления однофазными электродвигателями для оборудования бытового предназначения. Большинство частотных преобразователей обладает следующими конструктивными возможностями:

  1. Большинство моделей использует в своей конструкции новейшие технологии векторного управления.
  2. Они обеспечивают улучшенный вращающий момент однофазного двигателя.
  3. Энергосбережение введено в автоматический режим.
  4. Некоторые модели частотных преобразователей используют съемный пульт управления.
  5. Встроенный PLC контроллер (он незаменим для создания устройств сбора и передачи данных, для создания систем телеметрии, объединяет устройства с различными протоколами и интерфейсами связи в общую сеть).
  6. Встроенный ПИД регулятор (контролирует и регулирует температуру, давление и технологические процессы).
  7. Напряжение выхода регулируется в автоматическом режиме.


Рис.№7. Современный преобразователь Optidrive с основными функциональными особенностями.

Важно: Однофазный преобразователь частоты, питаясь от однофазной сети напряжением 220В, выдает три линейных напряжения, величина каждого из них по 220В. То есть, линейное напряжение между 2 фазами находится в прямой зависимости от величины выходного напряжения самого частотника.

Частотный преобразователь не служит для двойного преобразования напряжения, благодаря наличию в конструкции ШИМ-регулятора, он может поднять величину напряжения не более чем на 10%.

Главная задача однофазного преобразователя частоты – обеспечить питание как одно- так и трехфазного электродвигателя. В этом случае ток двигателя будет соответствовать параметрам подключения от трехфазной сети, и оставаться постоянным

Частотное регулирование однофазных асинхронных электродвигателей

Первое на что обращаем внимание при выборе частотника для своего оборудования – это соответствие сетевого напряжения и номинального значения тока нагрузки, на который рассчитан двигатель. Способ подключения выбирается относительно рабочего тока.

Главным в схеме подключения является наличие фазосдвигающего конденсатора, он служит для сдвига напряжения, поступающего на пусковую обмотку. Она служит для пускового включения двигателя, иногда после того, как двигатель заработал, пусковая обмотка вместе с конденсатором отключается, иногда остается включенной.

Схема подключения однофазного двигателя с помощью однофазного частотного преобразователя без использования конденсатора

Выходное линейное напряжение устройства на каждой фазе равно выходному напряжению частотника, то есть на выходе будет три напряжения линии, каждое по 220В. Для запуска может использоваться только пусковая обмотка.

Рис. №8. Схема присоединения однофазного асинхронного двигателя через конденсатор

Фазосдвигающий конденсатор не может обеспечить равномерный фазовый сдвиг в пределах границ частот инвертора. Частотник обеспечит равномерный сдвиг фаз. Для того, чтобы исключить из схемы конденсатор, нужно:

  1. Конденсатор стартера С1 удаляется.
  2. Вывод обмотки двигателя присоединяем к точке выхода напряжения частотника (используется прямая проводка).
  3. Точка А присоединяется к СА; В соединяется с СВ; W соединяется к СС, таким образом электродвигатель присоединится напрямую.
  4. Для включения в обратном направлении (обратная проводка) необходимо В присоединить к СА; А присоединить к СВ; W соединить с СС.


Рис. №9. Схема подключения однофазного асинхронного двигателя без использования конденсатора.

На видео — Частотный преобразователь. в однофазную сеть 220В.

Регулятор оборотов минидрели / Блог компании MakeItLab / Хабр

Сверление печатных плат — настоящая головная боль для электронщика, но наше новое устройство поможет ее немного смягчить. Это простое и компактное дополнение к минидрели позволит продлить жизнь двигателю и сверлам. Схема, плата, инструкции по настройке, видео — все в статье!



Для чего нужен регулятор оборотов


Обычно минидрели строятся на базе обычных двигателей постоянного тока. А обороты таких двигателей зависят от нагрузки и приложенного напряжения. В результате на холостых оборотах двигатель раскручивается очень сильно, а в моменты сверления обороты двигателя плавают в большом диапазоне.

Если снижать напряжение на двигателе, когда не нем нет нагрузки, можно добиться увеличения ресурса как свёрл, так и самих двигателей. Кроме того, даже точность сверления повышается. Самый простой способ добиться этого — измерение тока, потребляемого двигателем.

В интернете много схем подобных регуляторов, но большинство из них используют линейные регуляторы напряжения. Они массивные и требуют охлаждения. В соавторстве с TinyElectronicFriends нам захотелось сделать компактную плату на базе импульсного стабилизатора, чтобы она могла быть просто «надета» на двигатель.

Схема


ШИМ-регулятор со встроенным ключом MC34063 регулирует напряжение на двигателе. Напряжение на шунте R7,R9,R11 усиливается операционным усилителем и через компаратор подается на вход обратной связи ШИМ-контроллера.

Если ток меньше определенного значения, то на двигатель подается напряжение, зависящее от настройки сопротивления RV1. То есть на холостых оборотах на двигатель будет подаваться только часть мощности, а подстроечный резистор RV1 позволит отрегулировать обороты при этом.

Если сигнал на выходе ОУ превысит напряжение на компараторе, то на двигатель будет подано полное напряжение питания. То есть при сверлении двигатель будет включаться на максимальную мощность. Порог включения задается резистором RV2.
Для питания ОУ используется линейный стабилизатор.

Все компоненты схемы будут рассеивать очень мало тепла и можно собрать ее полностью на SMD-компонентах. Работать она может при большом диапазоне питающих напряжений (в зависимости от сопротивления R6), не требует контроллеров и датчиков оборотов.

Печатная плата


Вся схема умещается на двухсторонней печатной плате диаметром 30мм. На ней всего несколько штук переходных отверстий и ее легко можно изготовить «в домашних условиях». Ниже в статье будут файлы для скачивания файла печатной платы для SprintLaout.

Перечень компонентов


Вот полный список всего, что потребуется для сборки:
  1. Печатная плата (ссылка на файлы для изготовления в конце статьи)
  2. U1 — MC34063AD, импульсный стабилизатор, SOIC-8
  3. U2 — LM358, операционный усилитель, SOIC-8
  4. U3 — L78L09, стабилизатор, SOT-89
  5. D1,D3 — SS14, диод Шоттки, SMA — 2шт
  6. D2 — LL4148, диод выпрямительный, MiniMELF
  7. C1 — конденсатор, 10мкФ, 50В, 1210
  8. C2 — конденсатор, 3.3нФ, 1206
  9. C3,C4 — конденсатор, 4.7мкФ, 1206 — 2шт
  10. C5 — конденсатор, 22мкФ, 1206
  11. R1-R3,R7,R9,R11 — резистор 1 Ом, 1206 — 6шт
  12. R4,R10 — резистор 22кОм, 1206 — 2шт
  13. R5 — резистор 1кОм, 1206
  14. R6 — резистор 10-27кОм, 1206. Сопротивление зависит от номинального напряжения используемого двигателя. 12В — 10кОм, 24В — 18кОм, 27В — 22кОм, 36В — 27кОм
  15. R8 — резистор 390 Ом, 1206
  16. RV1,RV2 — резистор подстрочный, 15кОм, типа 3224W-1-153 — 2шт
  17. XS1 — клемма, 2 конт, шаг 3,81мм

Также мы сделали на 3D-принтере кольцо-ограничитель, для удобной установки на двигатель. Ссылка для скачивания STL-файла для скачивания в конце статьи.

Сборка и настройка


Собирается все достаточно просто. Контактные площадки нарисованы под ручную пайку.
Стоит начинать сборку самой платы с установки всех компонентов на стороне платы без подстроечных резисторов, а затем на обратной стороне. Клемму проще устанавливать в последнюю очередь. Номинал R6 подбирается в соответствии с номинальным напряжением вашего двигателя. В этом устройстве важно контролировать положение ключа на микросхемах и полярность диодов. Все остальные компоненты не полярные.

Между платой и двигателем над установить проставку, чтобы плата не касалась двигателя. Сама плата надевается прямо на ламели двигателя. Несколько раз проверьте полярность подключения двигателя, чтобы он крутился в правую сторону, а затем припаяйте контакты.

Контакты для подачи напряжения, на вход платы подписаны «GND» и «+36V». Минус источника входного напряжения подключается к контакту «GND», а плюс к «+36V». Напряжение источника питания должно совпадать с номинальным напряжением двигателя.

Настройка регулятора очень проста:

  1. Установить резистором RV2 порог срабатывания регулятора на максимум
  2. Установить резистором RV1 оптимальные обороты двигателя в режиме холостого хода
  3. Установить резистором RV2 такой порог срабатывания, чтобы при появлении малейшей нагрузки, увеличивалось напряжение на двигателе

Видео


Эффект от использования сложно оценить по видео, но мы теперь всегда сверлим только с регулятором! Требуется лишь немного привыкнуть и следить чтобы сверла были хорошо заточены. И, конечно, его можно в любой момент просто включить на максимум на всегда.


Ссылки


Ссылки для скачивания всех необходимых файлов вы можете найти на основной странице проекта.
Спасибо за проявленный интерес!

Discovery 1. Регулировки оборотов холостого хода двигателя V8.

Двигатель глохнет на светофорах либо повышенные обороты двигателя либо двигатель (холодный/горячий) плохо заводится либо …

На двигателе 3,5 и 3,9 возможны 3 регулировки.

1. Регулировка «зажигания».
2. Регулировка качественного состава смеси. Регулировочный болт находится на измерителе расхода воздуха под заглушкой. Эта регулировка используется крайне редко. Ни в коем случае не пытайтесь использовать эту регулировку самостоятельно !
3. Регулировка так называемой «базовой скорости». Это основная регулировка, прямо влияющая на обороты холостого хода.
Перед регулировкой двигатель должен быть прогрет, момент зажигания отрегулирован, проверены свечи зажигания, высоковольтные провода, крышка распредилителя зажигания и пр.

Заведите двигатель. Встаньте со стороны переднего левого крыла по ходу движения автомобиля. Найдите Г-образный шланг, диаметром примерно 18-20мм, идущий от корпуса дросельной заслонки в сторону моторного щита до корпуса моторчика холостого хода («шаговый моторчик»), расположенного на задней части верхней половины впускного коллектора, около моторного щита. Снимите шланг со тороны дросельной заслонки и заткните пальцем отверстие вшланге. Обороты двигателя должны упасть до минимально устойчивых. Если двигатель заглох или работает не на минимальных оборотах, отрегулируйте «базовую скорость», используя регулировочный болт. Если в процессе регулировки двигатель заглох, вставте шланг на место и повторите регулировку. 
Если обороты двигателя не регулируются, выкрутите моторчик холостого хода, снимите его корпус и прочистите корпус изнутри. Повторите регулировку.

Не следует так же забывать, что неисправность может быть и в самом «шаговом моторчике».

На рисунке:

8 — регулировочный болт
15 — шаговый моторчик х/х
16 — шорпус шагового моторчика
18 — болт крепления корпуса
19 — шайба болта крепл.корпуса
27 — шланг
33 — заглушка рег.болта

Электронный регулятор частоты вращения коленвала GAC

Электронный регулятор частоты вращения коленвала двигателя игрет немаловажную роль в стабильной работе всей дизельной электростанции в целом, поскольку именно он позволяет плавно запускать двигатель, что особенно важно при работе генераторов в параллели. Электронный регулятор серии GAC (Governors America Corp.) автоматически регулирует обороты двигателя, что значительно снижает расход топлива, а также увеливает срок службы двигателя и способствует повышению качества вырабатываемой электроэнергии. Именно электронный регулятор оборотов защищает двигатель в случае возникновения аварийных ситуаций. Регулирование частоты вращения кончатого вала происходит на уровне < ±0,25%, что значительно меньше, чем при использовании привода топливной рейки.

При установке электронного регулятора оборотов желательна установка заслонки аварийного останова двигателя (по воздуху).

Электронный регулятор в качестве дополнительной опции предназначен для работы двигателей внутреннего сгорания используемых в составе:

  • дизельных электростанций, предназначенных для одиночной работы с целью получения лучшего качества электрической энергии и для параллельной работы нескольких электростанций;
  • силовых дизельных приводов и насосных установок для одновременной (синхронной) работы нескольких установок.

Технические характеристики электронного регулятора частоты вращения фирмы GAC

Наименование параметра

Ед. изм.

Значение

Качество регулирования

Стабильность частоты вращения

%

± 0,25

Диапазон частоты вращения

Гц

400-8000

Отклонение частоты при изменении температуры

%

± 0,25

Характеристики входов/выходов

Напряжение питания номинальное

В

24 (28)

Напряжение рабочее

В

6,5-33

Полярность

минус на массе

Габаритные размеры котла

длина

мм

461

диаметр

мм

157

Габаритные размеры

длина

мм

207

ширина

мм

520

высота

мм

266

 

Математическая модель системы управления скоростью судового дизельного двигателя

  • 1.

    T. Hellstorm, Оптимальный шаг, скорость и контроль топлива в море. J. Mar. Sci. Technol. 12 (2), 71–77 (2004)

    Google ученый

  • 2.

    Р.П. Синха, Надежное адаптивное управление судовой дизельной двигательной установкой, в материалах Международной конференции по машиностроению и машиностроению , 20–22 мая 2008 г., Джохор-Бару (2008)

  • 3.

    Г. Бейкер, Настройка ПИД-регулятора растений с временной задержкой с использованием корневого годографа, магистерская диссертация и последипломное исследование . Государственный университет Сан-Хосе, Научные труды SJSU (2011)

  • 4.

    В.И. Крутов, АСУ ДВС (М .: Мир, 1987)

    Google ученый

  • 5.

    К. Огата, Современная контрольная техника , 5-е изд. (Prentice-Hall, Pearson Education, Englewood Cliffs, Лондон, 2013 г.)

    Google ученый

  • 6.

    П. Кучера, В. Пистек, Виртуальный дизельный двигатель в SIMULINK. Технологический университет Брно, факультет машиностроения. Институт автомобильной техники. Техника 2896/2 8 (2), 95–105 (2013)

  • 7.

    Y.H. Цвейри, Дж. Ф. Уидборн, Ф.Д. Сеневиратне, Полная аналитическая модель одноцилиндрового дизельного двигателя для нелинейного управления и оценки, Отчет 99/10. Кафедра машиностроения, Королевский колледж, Лондон, Великобритания (1999)

  • 8.

    G.C. Гант, Управление дизельными двигателями, в Принципы и характеристики дизельной техники , изд.Автор: S.D. Хаддад, Н. Уотсон (Эллис Хорвуд, Чичестер, 1984)

    Google ученый

  • 9.

    F. Zhao, W. Yang, W.W. Тан, С.К. Чоу, В. Ю., Общая модель двигательной установки корабля для исследования эффективности использования топлива. 7-я международная конференция по прикладной энергетике ICAE 2015. Energy Procedure 75 , 813–818 (2015). https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.07.139

    Артикул Google ученый

  • 10.

    A.T. Карлсен, О моделировании судовой двигательной установки для целей управления . Диссертация на соискание степени магистра, Норвежский университет науки и технологий, факультет инженерной кибернетики (2012)

  • 11.

    Дж. М. Прусалидис, Э. Ксантапулос, К. Воутзолидис, Распределение реактивной мощности в судовых энергетических системах с валогенераторами. J. Mar. Eng. Technol. 8 (1), 21–38 (2009). https://doi.org/10.1080/20464177.2009.11020216

    Артикул Google ученый

  • 12.

    A.M.R. Ибрагим, Х.А. Ашур, М. Эль Аттар, Реализация распределения нагрузки параллельно работающих синхронных генераторов с судовой микросетью с использованием микроконтроллеров, в Международная конференция по морскому транспорту и логистике (MARLOG 2) Устойчивое развитие региона Суэцкого канала, 17–19 марта 2013 г.

  • 13

    утра Боллман, Экспериментальное исследование падения частоты в малоинерционной микросети , докторская диссертация, электротехника и вычислительная техника, Иллинойсский университет, Арбана-Шампейн, США (2009)

  • 14.

    Г. Олсон, Параллельное подключение разнородных генераторов, Часть-3, Совместимость с распределением нагрузки, Тема 9017. Техническая информация от Cummins Power Generation (2010)

  • Регуляторы дизельных двигателей для генераторов

    Регуляторы дизельного двигателя-генератора иногда называют регулятором скорости для дизельного двигателя. Дизельный двигатель должен поддерживать заданную скорость, чтобы поддерживать характеристики выходной мощности генератора. Если частота вращения двигателя неправильная, генератор не будет поддерживать требуемые характеристики выходной мощности.

    В этой статье будут рассмотрены различные типы регуляторов, которыми оснащены дизель-генераторные установки.
    Губернаторы можно разделить на две основные группы:

    • Механическое / электрическое управление — старые генераторные установки используют эти системы управления. Топливная система управляется механическим регулятором.
    • Электронное управление — в новых генераторных установках используется электронная система управления. Эта система взаимодействует и управляет функциями управления двигателем и генератором, чтобы обеспечить постоянный и надежный источник энергии.

    Механическое / электрическое управление

    Механические / электрические системы управления были первыми системами управления, введенными производителями генераторов. Это сопрягает функции управления механическим двигателем с потребностями электрической нагрузки генератора. Доступно множество систем управления генераторами, все они работают по одним и тем же принципам проектирования. Система управления Woodward представлена ​​ниже:

    • Регулятор Woodward — скорость двигателя механически регулируется центробежным регулятором.Регулятор получает аналоговые входные сигналы от контроллера.
    • Датчик скорости — магнитный датчик, который передает информацию на контроллер Woodward.
    • Контроллер Woodward 2301A — принимает сигналы от датчика скорости и передает сигналы на регулятор и внешние панели переключателей, поставляемые заказчиком.

    Рисунок 1, Система управления Woodward

    Эта система управления считается аналоговой системой управления.Системные настройки выполняются с помощью регулировочных винтов, повернутых в определенном направлении для выполнения необходимой настройки. Эта система предлагает управление несколькими генераторами. Генератор (-ы) обеспечивают питание системы управления распределительным щитом, поставляемым на объекте.

    Установка дополнительного оборудования может обеспечить удаленную связь и работу системы управления аварийным питанием.

    Электронное управление

    Генератор проектируется и создается с появлением цифровых технологий.Чтобы проиллюстрировать интерфейс между двигателем и управлением интерфейсом генератора (-ов), этот раздел разделен на следующие области:

    • Аналоговый и цифровой сигнал — базовая концепция, используемая при представлении генераторной установки, которая имеет двигатель, оснащенный ECM (электронный блок управления), но не имеет внутренней системы управления.
    • ECM — определение интерфейса между ECM и функциями двигателя для генераторных установок, которые не оснащены расширенными средствами управления генератором.
    • Элементы управления двигателем и генератором — представляет интегрированный пакет программного обеспечения для управления двигателем и генератором.

    Аналоговый и цифровой сигнал
    При обновлении старой аналоговой конфигурации до новой конфигурации цифрового управления важно понимать разницу между аналоговыми и цифровыми сигналами (рисунок 2):

    • Аналоговый сигнал — сигнал определяется как синусоида. Этот сигнал можно измерить и контролировать в течение полного цикла высоких и низких пиков. Специальные регулировочные винты позволяют настраивать индивидуальную систему.
    • Цифровой сигнал — сигнал определяется как прямоугольная волна.Входы и выходы контроллера находятся в двух состояниях:

    • ВЫКЛ — от 0 до 2,5 В постоянного тока
    • ВКЛ — от 2,6 до 5,0 В постоянного тока

    Если требования к оборудованию диктуют необходимость сопряжения аналоговых сигналов с цифровыми сигналами. Для преобразования цифрового сигнала в аналоговый может быть установлен инвертор. Может быть установлен преобразователь для преобразования аналогового сигнала в цифровой

    Рисунок 2, Аналоговые и цифровые сигналы

    ЭБУ
    Этот пример иллюстрирует интерфейс между компонентами генераторной установки, которая имеет расширенные средства управления двигателем, но полагается на внешнюю связь от внешней панели управления (рисунок 3).Приведенный ниже пример потока был разработан с использованием информации из промышленной электрической схемы Cummins QSK45 / 60. Определение компонента ниже:

    • ЕСМ — принимает входные сигналы и передает выходные сигналы двигателю. Принимает входные сигналы от панели управления.
    • Двигатель — Первичный двигатель генератора. Принимает входные сигналы и передает выходные сигналы в ECM.
    • Панель управления — принимает входные сигналы от генератора и передает выходные сигналы в ECM.

    Блок управления двигателем — это сердце системы управления двигателем.Он может замкнуть информационный цикл между двигателем, генератором и панелью управления. Цифровые и аналоговые данные, передаваемые между двигателем, ECM и панелью управления, являются входными или выходными. Ниже приведены несколько примеров:

    • Передача данных от двигателя к ECM — датчик частоты вращения, температуры и охлаждающей жидкости двигателя. Топливный насос, распределительная рампа и давление в топливной рампе.
    • Передача данных от контроллера ЭСУД к двигателю — запуск двигателя, отключение подачи топлива, приводы топливной рампы и распределительной рампы, а также муфта вентилятора.
    • Передача от генератора на панель управления — генератор подает напряжение на панель управления для распределения.
    • Передача данных с панели управления на ECM — Панель управления содержит компоненты, поставляемые заказчиком.

    Сигналы передаются в ЕСМ для регулировки дроссельной заслонки для поддержания требований к скорости.

    Связь между компонентами системы во время сбоя питания для этой системы:

    1. Пусковой сигнал передается с панели управления (через автоматический переключатель) через ECM на двигатель.
    2. Двигатель запускается. ЕСМ контролирует работу двигателя и регулирует заправку для достижения заданной скорости двигателя.ECM может выключить двигатель во время критических отказов двигателя.
    3. Генератор подает напряжение на панель управления для распределения. Многие панели управления имеют возможность отслеживать статистику работы генератора.
    4. Первичное питание восстановлено. Панель управления передает сигнал остановки двигателя на ECM. ЕСМ передает сигнал останова двигателю.

    Рисунок 3, Усовершенствованный двигатель без органов управления генератором

    Элементы управления двигателем и генератором
    Были представлены новые модели генераторов с полным оборудованием для мониторинга и управления и вспомогательным программным обеспечением (рис. 4).Были добавлены модули для возможности параллельной работы. Такое расположение может быть в конфигурации с резервированием для критически важных аварийных источников питания. Если один генератор выходит из строя, нагрузка уменьшается, а другой продолжает поддерживать нагрузку.

    В приведенном ниже примере используются два генератора с питанием от генераторов Cummins QSK45. Используемая система управления — PCC 3200. Отдельные модули установки используются для:

    • Топливо (разъем 02) — взаимодействует с входными и выходными компонентами топливной системы двигателя.
    • База (разъемы 05 и 06) — связывает входные и выходные базовые функциональные компоненты двигателя.
    • Генератор (разъем 01) — передает входные и выходные сигналы с генератором.
    • Параллельный (разъем 04) — позволяет подключать несколько генераторов параллельно.
    • TB6 — Сетевая карта. Обеспечивает возможность подключения к сети для каждого генератора в сети.

    Последовательность событий во время сбоя питания определяется в соответствии с основными принципами, изложенными в вышеупомянутом разделе ЕСМ.Отличия:

    • Все аппаратное и программное обеспечение генератора содержится в одной операционной системе.
    • Возможность параллельной работы нескольких генераторов.
    • Расширенные возможности мониторинга и отчетности.

    Рисунок 4, Модуль управления PCC 3200 Рисунок 4, Модуль управления PCC 3200


    >> Вернуться к статьям и информации <<

    Простая модель двигателя для управления частотой вращения холостого хода на JSTOR

    Abstract

    В этой статье описывается простая модель двигателя на холостом ходу, и она особенно применима к управлению скоростью холостого хода.За счет линеаризации в окрестности номинальных рабочих точек (650 об / мин) двигатель выражается в виде модели переменной состояния с постоянным коэффициентом пониженного порядка (2 состояния). Он был произведен методом системного упорядочения. Стратегия управления холостым ходом использует линейно-квадратичную и интегральную (LQI) теорию оптимального управления. Контроллер слежения был разработан с использованием модели двигателя с переменным состоянием, а индекс производительности был минимизирован. Поскольку переменные состояния вводятся искусственно, они недоступны напрямую.Следовательно, они должны оцениваться в соответствии с сохраненной динамической моделью (то есть наблюдателем), в которой динамическое поведение двигателя оценивается на основе модели переменных состояния, которая представляет внутренние состояния двигателя, при определении управляющих значений. Поскольку простой модельно-ориентированный метод управления LQI с наблюдателем состояния не требует ни точных моделей двигателя, ни каких-либо различных датчиков, итоговые управляющие вычисления не особенно сложны. Следовательно, его можно легко реализовать во встроенной системе на базе 8-битного микропроцессора.По результатам экспериментов было обнаружено, что контроллер может выполнять отслеживание с более высокой скоростью отклика даже в переходном состоянии, когда двигатель подвергается различным возмущениям крутящего момента.

    Информация для издателей

    SAE International — это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности. Основные направления деятельности SAE International — обучение на протяжении всей жизни и разработка добровольных согласованных стандартов.Благотворительным подразделением SAE International является SAE Foundation, который поддерживает множество программ, включая A World In Motion® и Collegiate Design Series.

    (PDF) Управление частотой вращения двигателя экскаватора с помощью метода PID

    ◼ e-ISSN: 2087-278X

    TELKOMNIKA Vol. 11, № 5, май 2013 г .: first_page — end_page

    На рисунке 8 показана взаимосвязь между скоростью вращения двигателя и обратной связью положения двигателя

    в сравнении с таблицей.1, рисунок 8 добавил минимальную частоту вращения двигателя при 980 об / мин и соответствующее положение двигателя

    . Он показал, что взаимосвязь между положением двигателя и частотой вращения двигателя

    является линейной, а коэффициент корреляции составляет 0,9991, что указывает на то, что каждая точка

    потенциометра выбора скорости двигателя соответствует двигателю от 980 до 2086 об / мин. Таким образом,

    Система управления PLC может добавить больше рабочих задач, если экскаватору потребуется и установить мощность двигателя

    и крутящий момент гидравлического поглощения.

    Рисунок 9 — результат между потенциометром выбора частоты вращения двигателя и частотой вращения двигателя

    ; это указывает на то, что частота вращения двигателя соответствует изменению потенциометра. Из-за механизма привода с червячной передачей

    линейного двигателя дроссельной заслонки и его зазор при выдвижении и втягивании отличается на

    , двигатель от низкого к высокому и от высокого к низкому отличается при одной и той же скорости, выберите значение потенциометра

    , кроме того, если им требуется более высокая точность скорости двигателя, автоматическая установка режима

    ПЛК должна учитывать направление увеличения и уменьшения скорости для записи положения двигателя

    , чтобы уменьшить различный зазор линейного двигателя между выдвижением и втягиванием.

    Рис.9 Скорость двигателя, отслеживаемая с помощью переключателя дроссельной заслонки

    5. Заключение

    На основе анализа функции управления автоматической установкой частоты вращения двигателя экскаватора была разработана система управления экскаватором

    на базе Hersmor G16 и применение ШИМ до

    привод линейного двигателя

    был более стабильным и точным.

    Усовершенствованный метод инкрементального ПИД-регулирования был использован для управления линейным двигателем дроссельной заслонки

    , и эксперимент по настройке параметров ПИД-регулятора в режиме онлайн показал, что оптимизация комбинации параметров ПИД-регулятора

    составляет (5, 0.5 и 0,6).

    Сегментный метод PID использовался для автоматической установки требуемой скорости двигателя, результат

    показал, что улучшенный метод управления имеет более высокую точность с максимальной ошибкой

    8 об / мин и общим временем автоматической установки менее 60 с.

    Это хороший метод решения разницы между линейным двигателем дроссельной заслонки и перемещением двигателя GSV

    путем масштабирования значения аналого-цифрового преобразователя предела выдвижения и втягивания положения двигателя

    обратной связи до диапазона от 0 до 1000.Результат эксперимента показал, что зависимость между положением двигателя

    и частотой вращения двигателя является линейной, что обеспечивает основу для управления динамической экономией энергии

    экскаватора.

    Ссылки

    [1] .Zhang J, Jiao S, Liao XM, et al. Разработка интеллектуальной системы управления гидравлическим экскаватором на основе метода PID. Компьютер и

    вычислительные технологии в сельском хозяйстве III, 2010: 207-215.

    [2] .Dingxuan Z, Tao S, Hongyan Z, et al. Исследование по планированию и испытанию нечеткого управления экономией гидравлического экскаватора.Китай

    Машиностроение Китайское машиностроение, 2006. 17 (2): 177-179.

    [3] .Dongyun W, Cheng G, Shuangxia P, et al. Стратегия управления согласованием мощности и оптимизация источников питания гидравлических экскаваторов

    . Труды Китайского общества сельскохозяйственной техники, 2009. 40 (4): 91 ~ 95.

    [4] .Fan W, Wen-wen M, Jin T. Конструкция глобальной системы энергосбережения экскаватора на основе двойного замкнутого контура управления скоростью-давлением

    .Строительная техника, 2012 (7): 75-80.

    [5] .Фэн Г., Ю. Г., Пей-эн Ф. Методика управления согласованием нагрузки энергосбережения гидравлических экскаваторов. Журнал Tongji

    University, 2001.29 (9): 1036-1040.

    [6] .Jun Z, Shengjie J, Min Y, et al. Стратегия управления крутящим моментом для экскаваторных насосов с двойным замкнутым контуром PID. Китайский журнал

    Construction Machinery, 2012.10 (3): 316-320.

    [7] .Xiaojian W. Энергосберегающая технология для гидравлических экскаваторов.Магистерская диссертация. Чанша: Центральный Южный университет, 2005.

    [8]. Ли-шэн Дж, Дин-сюань З., Юнь-хуа Х. Исследование нечеткого контроллера акселерографа гидравлического экскаватора, экономящего энергию. China

    Journal of Highway and Transport, 2004.17 (1): 119-122.

    [9] .Li-sheng J, Ding-xuan Z, Desheng D, et al. Энергосберегающий нечеткий ПИД-регулятор с самонастраивающимися параметрами гидравлического экскаватора

    . Труды Китайского общества сельскохозяйственной инженерии, 2004 г.19 (6): 87-90.

    [10] .Яо-лян Ю. Энергосберегающая компьютерная система управления гидравлическим экскаватором. Магистерская диссертация. Цзинань: Shandong Unverisity, 2008.

    Новый гидравлический экскаватор Caterpillar 326D L с автоматической системой управления частотой вращения двигателя для повышения топливной экономичности

    Компания Caterpillar представляет новый гидравлический экскаватор Cat 326D L тысячам посетителей выставки bauma China 2012, one крупнейших выставок строительной и горнодобывающей промышленности в Азии. Новый Cat 326D L разработан для снижения эксплуатационных расходов благодаря своей сверхмощной конструкции, экономичным характеристикам и исключительной универсальности.Новый гидравлический экскаватор продолжает долгую историю компании Caterpillar по созданию высококачественных машин с длительным сроком службы, на которые могут положиться клиенты.

    В начале сентября 2012 года правительство Китая объявило об инвестиционном пакете на сумму более 100 миллиардов долларов, который пойдет на строительство новых метро, ​​дорог и других инфраструктурных проектов. В рамках этой инициативы страна стремится стимулировать экономический рост, открывая возможности для отрасли строительной техники. Гидравлические экскаваторы Caterpillar сыграли ключевую роль в отрасли, способствуя развитию Китая и позволяя операторам по всей стране работать более эффективно и продуктивно.

    Разработан для самых тяжелых строительных работ

    Новый гидравлический экскаватор Cat 326D L спроектирован так, чтобы выдерживать самые тяжелые тяжелые строительные работы, обеспечивая при этом максимальную отдачу от инвестиций клиента за счет экономичного двигателя, современной гидравлической системы и просторной кабины для комфорта оператора.

    Чтобы добиться максимальной топливной экономичности, модель 326D L оснащена технологией ACERT, встроенной в двигатель Cat C7. Система снижает износ двигателя и расход топлива за счет сочетания точного электронного управления системами впускного воздуха и впрыска топлива с низкими рабочими скоростями.Чтобы повысить экономию топлива, двигатель также оснащен автоматической системой управления частотой вращения и трехрежимной системой управления мощностью, которая позволяет операторам выбирать наиболее эффективный уровень производительности машины для конкретной области применения.

    Модель 326D L с гидравлической системой с пилотным управлением обеспечивает высокую мощность и производительность. . Гидравлическая система обеспечивает достаточную гидравлическую мощность, обеспечивая основное давление 35 000 кПа и расход 470 л / мин. Сдвоенные насосы используют 100% мощности двигателя во всех рабочих ситуациях, чтобы обеспечить оптимальную гидравлическую и топливную эффективность.Регенерационные клапаны в контурах опускания стрелы и втягивания сокращают время цикла, уменьшают гидравлический поток и экономят топливо.

    Разработанный, чтобы выдерживать самые тяжелые условия, сверхпрочный X-образный кузов коробчатого сечения противостоит скручивающим нагрузкам, поскольку он передает рабочие усилия от прочной верхней основной рамы на высокопрочные штампованные рамы опорных катков. Усиленные компоненты ходовой части с консистентной смазкой рассчитаны на то, чтобы выдерживать нагрузки в сложных условиях эксплуатации и на пересеченной местности, обеспечивая при этом исключительно устойчивую платформу для копания и подъема.

    Просторная кабина имеет эргономичную конструкцию для снижения шума и повышения комфорта, обеспечивая оптимальный комфорт для операторов. Кабина оснащена джойстиками, не требующими больших усилий, большими стеклянными поверхностями для улучшения кругового обзора, автоматическим двухуровневым кондиционером с обогревателем и полноцветным ЖК-монитором, который регулируется для уменьшения бликов. Сиденье с подвеской входит в стандартную комплектацию и может быть отрегулировано в соответствии с размером и весом оператора. Для удобства оператора все переключатели расположены на правой консоли.Обе консоли оснащены регулируемыми подлокотниками для обеспечения оптимального уровня комфорта для оператора.

    Автомобильная контрольная группа

    Research → Система управления холостым ходом двигателя SI

    Целью управления частотой вращения холостого хода (ISC) является поддержание частоты вращения двигателя на холостом ходу близкой к эталонному значению, независимо от изменений нагрузки двигателя из-за включения различных вспомогательных устройств, таких как кондиционер, генератор переменного тока и усилитель рулевого управления. Более эффективное подавление возмущений нагрузки обеспечивает применение более низких эталонных оборотов холостого хода без риска остановки двигателя и, таким образом, приводит к снижению расхода топлива и выбросов.Пропорционально-интегральный (ПИ) регулятор обычно используется в автомобильной практике для управления частотой вращения двигателя на холостом ходу через входной сигнал угла дроссельной заслонки. Действие ПИ-регулятора можно эффективно дополнить действием с прямой связью компенсатора крутящего момента нагрузки, где крутящий момент нагрузки может быть восстановлен непосредственно из сигналов измерения вспомогательных устройств двигателя, таких как ток генератора переменного тока и состояние блока кондиционирования воздуха. Однако дополнительные датчики часто не устанавливаются в серийные автомобили, или их показания могут быть недостаточно точными или могут быть недоступны для блока управления двигателем (ЭБУ).Следовательно, вместо использования ПИ-регулятора, дополненного компенсатором с прямой связью, можно использовать контроллеры более высокого порядка, такие как ПИД-регуляторы или полиномиальные регуляторы, чтобы управлять большим количеством соответствующих режимов динамики двигателя. Как правило, основные ограничения контроллеров высшего порядка включают чувствительность к шуму и к ошибкам моделирования двигателя.

    Чтобы обеспечить благоприятный компромисс между характеристиками подавления возмущений крутящего момента нагрузки и чувствительностью к шуму, был разработан адаптивный регулятор холостого хода.Он основан на ПИ-регуляторе скорости с постоянным усилением, дополненном адаптивным фильтром Калмана для оценки и компенсации крутящего момента нагрузки, как показано на рис. 1. Механизм адаптации основан на алгоритме обнаружения изменения крутящего момента нагрузки. В целом адаптивный контроллер имеет модульную конструкцию, поэтому его можно легко настроить и проверить. Предлагаемый адаптивный регулятор холостого хода был тщательно проверен на сравнении с другими традиционными структурами регулятора. Проверка проводилась на экспериментальной установке 14-сильного двигателя V2 SI.

    Рис. 1. Блок-схема системы управления частотой вращения холостого хода (ISC) с регулятором обратной связи по частоте вращения двигателя, дополненным компенсатором момента нагрузки на основе фильтра Калмана.

    На рис. 2 показаны сравнительные характеристики систем ISC с предлагаемым адаптивным контроллером и ПИ, ПИД и полиномиальным контроллером для случая скачкообразного изменения крутящего момента нагрузки на 4 Нм (15% от номинального крутящего момента двигателя).В конкретном случае небольшого двигателя V2 целевая частота вращения на холостом ходу установлена ​​на 1200 об / мин, чтобы облегчить плавную работу двигателя. Реакции на включение нагрузки на рис. 2 показывают, что система ISC, основанная только на ПИ-регуляторе, характеризуется хорошо демпфированным, но довольно медленным восстановлением скачка крутящего момента нагрузки с большим падением частоты вращения двигателя до 320 об / мин. При применении более сложных линейных контроллеров, таких как ПИД-регулятор или полиномиальный регулятор, величина и продолжительность падения частоты вращения двигателя значительно уменьшаются (примерно до 200 об / мин), но уровни шума при управлении дроссельной заслонкой заметно увеличиваются (особенно в случае ПИД-регулятора. ), и в ответе может наблюдаться перерегулирование (при использовании полиномиального контроллера).Контроллер с адаптивным компенсатором крутящего момента нагрузки эффективно снижает падение оборотов двигателя за счет точной оценки резкого изменения крутящего момента нагрузки и соответствующей быстрой реакции на команду дроссельной заслонки. Поскольку адаптация фильтра Калмана является импульсной (коэффициенты усиления фильтра Калмана быстро возвращаются к низким установившимся значениям после обнаружения изменения), расчетный крутящий момент нагрузки и команда дросселирования характеризуются заметно улучшенным отношением сигнал / шум по сравнению с ПИД-регулятором, и проблема превышения отклика (и устойчивости), связанная с использованием полиномиального контроллера, эффективно преодолевается.

    Рис. 2. Сравнительные экспериментальные характеристики систем ISC с PI, PID и полиномиальным контроллером и адаптивным контроллером.

    Предлагаемый адаптивный компенсатор крутящего момента нагрузки также сравнивался с компенсатором крутящего момента нагрузки с прямой связью (FFC), который основан на «измерении» переменных, связанных с нагрузкой двигателя (например, измерения тока генератора переменного тока).Результаты сравнительного экспериментального анализа адаптивного компенсатора момента нагрузки на основе фильтра Калмана и компенсатора момента нагрузки с прямой связью без и с задержкой фильтрации / восстановления момента нагрузки показаны на рис. 3. Как и следовало ожидать, использование «идеализированной» нагрузки Компенсатор крутящего момента без задержки восстановления обеспечивает наилучшую производительность. Однако важно отметить, что управляемый сигнал имеет очень похожую трассу для систем с компенсатором с прямой связью и компенсатором на основе адаптивного фильтра Калмана, который характеризуется резким, сильным действием контроллера после изменения момента нагрузки.Основное отличие состоит в том, что компенсатор на основе адаптивного фильтра Калмана реагирует с неизбежной задержкой (необходимой для обеспечения надежного обнаружения изменения крутящего момента нагрузки). Когда адаптивный компенсатор проверяется на соответствие FFC, содержащему задержку фильтрации / восстановления, их характеристики управления становятся сопоставимыми. Это говорит о том, что предлагаемый адаптивный компенсатор обеспечивает своего рода предельную производительность в случае, когда момент нагрузки не может быть восстановлен (а скорее оценен).

    Фиг.3. Сравнительный экспериментальный отклик систем ISC с компенсаторами момента нагрузки с прямой прямой связью и компенсатором момента нагрузки на основе адаптивного фильтра Калмана.


    Публикации

    Контроль скорости двигателей | EC&M

    Скорость, крутящий момент и мощность — три взаимосвязанных параметра в управлении двигателем. Скорость двигателя, измеряемая в оборотах в минуту (об / мин), определяет способность двигателя вращаться со скоростью в единицу времени.Крутящий момент двигателя, измеряемый в фут-фунтах (фут-фунт), представляет собой характеристику вращения двигателя, которая представляет собой алгебраическое произведение силы, умноженной на расстояние. Электрически одна лошадиная сила равна 746 Вт. Что интересно в этих параметрах двигателя, так это то, что если вы измените одну из трех переменных, это повлияет на две другие. Например, если вы увеличиваете мощность, сохраняя постоянную скорость, крутящий момент увеличивается.

    Электродвигатель — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.Электрический сигнал подается на вход двигателя, и на выходе двигателя создается определенный крутящий момент, связанный с характеристиками двигателя. Важно понимать характеристические кривые скорость-крутящий момент, поскольку они показывают взаимосвязь между скоростью в процентах от номинальной скорости и крутящим моментом нагрузки в процентах от полной номинальной скорости. Двигатели доступны в многоскоростных конфигурациях, которые могут обеспечивать переменную мощность с постоянным крутящим моментом, переменную мощность с постоянным крутящим моментом и переменную мощность с переменным крутящим моментом.

    Традиционно двигатели постоянного тока использовались в приложениях точного управления скоростью из-за их способности довольно легко обеспечивать ускорение и замедление от положения полной остановки до полной скорости. Вы управляете скоростью последовательного двигателя постоянного тока (поле последовательно с якорем), увеличивая или уменьшая приложенное к цепи напряжение. В шунтирующем двигателе постоянного тока (поле параллельно якорю) скорость регулируется путем увеличения или уменьшения приложенного напряжения к шунтирующему полю или якорю с помощью полевого реостата или реостата якоря.Выпрямители с кремниевым управлением (SCR) заменили реостаты, поскольку они могут управлять большими блоками мощности без проблем рассеивания тепла, связанных с переменными резисторами с углеродной или проволочной обмоткой. Кроме того, SCR намного меньше по размеру, чем их более ранние аналоги, и хорошо взаимодействуют с программируемыми логическими контроллерами.

    Асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором — это, по сути, устройство с постоянной скоростью. Скорость вращающегося магнитного поля называется синхронной скоростью. Синхронная скорость (S) двигателя определяется как: S = 120 (F) ÷ P, где (F) — частота входящей линии, а (P) — количество полюсов, из которых построена машина.Вот пример, чтобы проиллюстрировать это.

    В США частота сети переменного тока составляет 60 Гц. Таким образом, 4-полюсный асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором будет иметь синхронную скорость 1800 об / мин [(120 × 60) ÷ 4]. На практике двигатель будет работать со скоростью менее 1800 об / мин, так как на ротор действует нагрузка. Эта разница в скорости между синхронной скоростью и скоростью при полной нагрузке называется скольжением и обычно выражается в процентах. Обратите внимание, что единственными двумя переменными в этом уравнении, которые определяют скорость, являются частота входящей линии и количество полюсов в машине.Поскольку количество полюсов в машине фиксировано, единственная переменная, которую нужно изменить, — это частота входящей линии — это основа для работы частотно-регулируемого привода (ЧРП).

    На этом этапе важно понимать разницу между машиной переменного и постоянного тока. Ранее мы упоминали, что скорость машины постоянного тока может быть изменена путем увеличения или уменьшения приложенного напряжения. Это не относится к двигателю переменного тока. Фактически, вы можете повредить асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором, если измените входное напряжение питания.

    Термин VFD часто используется как синоним привода переменного тока, инвертора или преобразователя частоты (AFD). Двумя наиболее распространенными схемами для регулировки скорости асинхронного двигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором являются инвертор и циклоконвертер.

    Используя инвертор, частотно-регулируемый привод выполняет две функции: во-первых, он принимает входящий сигнал переменного тока и преобразует его в сигнал постоянного тока посредством процесса, известного как выпрямление; Затем он принимает выпрямленный сигнал постоянного тока и инвертирует его обратно в сигнал переменного напряжения и переменной частоты.Инвертор принимает форму волны, подобную выпрямленному сигналу постоянного тока, и генерирует эквивалентную изменяющуюся во времени форму волны, напоминающую синусоиду. Блок-схема частотно-регулируемого привода инверторного типа показана на рисунке , рисунок (щелкните здесь, чтобы увидеть рисунок , рисунок ).

    ЧРП, использующий циклоконвертер, представляет собой устройство, которое выдает сигнал переменного тока постоянной или регулируемой частоты из входного сигнала переменного тока переменной частоты. Выходная частота обычно составляет одну треть или меньше входной частоты. ЧРП с циклоконвертером обычно используется с более крупными двигателями или группами двигателей.

    Типичные технические характеристики частотно-регулируемого привода инверторного типа, с которыми вы можете столкнуться, перечислены ниже.

    • Мощность: от 1 до 10 л.с. при 230 В

    • Входная частота: 50/60 Гц

    • Выходная частота: от 0 до 120 Гц стандартно, от 0 до 400 Гц выбирается перемычкой

    • Потенциометр установки частоты: 10 кОм 1/2 Вт

    • Температура окружающей среды: от 0 до + 40 ° C

    • Метод управления: ШИМ (широтно-импульсная модуляция)

    • Тип транзистора: IGBT (BJT с изолированным затвором)

    • 53 Аналоговые выходы: назначаемые

      Цифровые выходы: назначаемые оптоизолированные

    Клеммные колодки, присутствующие на частотно-регулируемом приводе, позволяют устройству взаимодействовать с внешним миром с помощью знакомых коммутационных устройств, таких как пуск, останов, движение вперед и назад.Вместо использования трехпроводной схемы управления для запуска и остановки двигателя с помощью устройств с мгновенным контактом электроника привода управляет всеми этими привычными операциями.

    alexxlab / 21.01.2021 / Разное

    Добавить комментарий

    Почта не будет опубликована / Обязательны для заполнения *