Як регулювати оберти двигуна від пральної машини Опис регулятора обертів електродвигуна без втрати потужності Проста схема регулятора обертів двигуна

Плавна робота двигуна, без ривків та стрибків потужності – це запорука його довговічності. Для контролю цих показників використовується регулятор обертів електродвигуна на 220В, 12В і 24В, всі частотники можна виготовити своїми руками або купити вже готовий агрегат.

Навіщо потрібний регулятор оборотів

Регулятор обертів двигуна, частотний перетворювач – це прилад на потужному транзисторі, який необхідний для того, щоб інвертувати напругу, а також забезпечити плавну зупинку та пуск асинхронного двигуна за допомогою ШІМу. ШІМ – широко-імпульсне керування електричними пристроями. Його застосовують для створення певної синусоїди змінного та постійного струму.

Найпростіший приклад перетворювача – це стандартний стабілізатор напруги. Але у приладу, що обговорюється, набагато більший спектр роботи і потужність.

Частотні перетворювачі використовуються у будь-якому пристрої, який живиться від електричної енергії. Регулятори забезпечують надзвичайно точний електричний моторний контроль, тому швидкість двигуна можна змінювати в меншу або більшу сторону, підтримувати оберти на потрібному рівні та захищати прилади від різких обертів. При цьому електродвигун використовується тільки енергія, необхідна для роботи, замість того, щоб запускати його на повній потужності.

Навіщо потрібний регулятор обертів асинхронного електродвигуна:

1. Для економії електроенергії. Контролюючи швидкість двигуна, плавність його запуску та зупинки, сили і частоти оборотів, можна досягти значної економії власних коштів. Як приклад, зниження швидкості на 20% може дати економію енергії у розмірі 50%.
2. Перетворювач частоти може бути використаний для контролю температури процесу, тиску або без використання окремого контролера;
3. Не потрібно додаткового контролера для плавного запуску;
4. Значно знижуються витрати на технічне обслуговування.

Пристрій часто використовується для зварювального апарату (в основному для напівавтоматів), електричної пічки, ряду побутових приладів (пилососа, швейної машинки, радіо, пральної машини), домашнього обігрівача, різних судномоделей і т.д.

Принцип роботи регулятора обертів

Регулятор обертів є пристроєм, що складається з наступних трьох основних підсистем:

1. Двигуна змінного струму;
2. головного контролера приводу;
3. Приводу та додаткових деталей.

Коли двигун змінного струму запускається на повну потужність відбувається передача струму з повною потужністю навантаження, таке повторюється 7-8 разів. Цей струм згинає обмотки двигуна та виробляє тепло, яке виділятиметься тривалий час. Це може значно знизити довговічність двигуна. Іншими словами, перетворювач – це своєрідний ступінчастий інвертор, що забезпечує подвійне перетворення енергії.

Залежно від вхідної напруги, частотний регулятор числа обертів трифазного або однофазного електродвигуна відбувається випрямлення струму 220 або 380 вольт. Ця дія здійснюється за допомогою діода, що випрямляє, який розташований на вході енергії. Далі струм проходить фільтрацію за допомогою конденсаторів. Далі формується ШІМ, це відповідає електросхема. Тепер обмотки асинхронного електродвигуна готові до передачі імпульсного сигналу та їх інтеграції до потрібної синусоїди. Навіть у мікроелектродвигуна ці сигнали видаються, у буквальному значенні слова, пачками.

Як вибрати регулятор

Існує кілька характеристик, за якими потрібно вибирати регулятор обертів для автомобіля, верстатного електродвигуна, побутових потреб:

1. Тип керування. Для колекторного електродвигуна бувають регулятори з векторною або скалярною системою керування. Перші найчастіше застосовуються, але другі вважаються надійнішими;
2. Потужність. Це один із найважливіших факторів для вибору електричного перетворювача частот. Потрібно підбирати частотник з потужністю, яка відповідає максимально допустимій на приладі, що охороняється. Але для низьковольтного двигуна краще підібрати регулятор потужніше, ніж допустима величина Ватт;
3. напруга. Звичайно, тут все індивідуально, але по можливості потрібно купити регулятор оборотів для електродвигуна, у якого принципова схема має широкий діапазон допустимих напруг;
4. Діапазон частот. Перетворення частоти – це основне завдання даного приладу, тому намагайтеся вибрати модель, яка максимально відповідатиме Вашим потребам. Скажімо, для ручного фрезера буде достатньо 1000 герц;
5. За іншими характеристиками. Це термін гарантії, кількість входів, розмір (для настільних верстатів та ручних інструментів є спеціальна приставка).

При цьому потрібно розуміти, що є так званий універсальний регулятор обертання. Це частотний перетворювач для безколекторних двигунів.

У цій схемі є дві частини – одна логічна, де на мікросхемі розташований мікроконтролер, а друга – силова. В основному, така електрична схема використовується для потужного електричного двигуна.

Відео: регулятор оборотів електродвигуна з ШИро V2

Як зробити саморобний регулятор обертів двигуна

Можна зробити простий симісторний регулятор оборотів електродвигуна, його схема представлена ​​нижче, а ціна складається тільки з деталей, що продаються в магазині електротехніки.

Для роботи нам знадобиться потужний симістор типу BT138-600, її радить журнал радіотехніки.

В описаній схемі обороти будуть регулюватися за допомогою потенціометра P1. Параметром P1 визначається фаза вхідного імпульсного сигналу, який у свою чергу відкриває симистор. Така схема може застосовуватися як у польовому господарстві, так і домашньому. Можна використовувати цей регулятор для швейних машинок, вентиляторів, настільних свердлильних верстатів.

Принцип роботи простий: у момент, коли двигун трохи загальмовується, його індуктивність падає, і це збільшує напругу R2-P1 і C3, то в свою чергу тягне більш тривале відкриття сімістора.

Тиристорний регулятор із зворотним зв'язком працює трохи по-іншому. Він забезпечує зворотний хід енергії в енергетичну систему, що є дуже економним та вигідним. Цей електронний прилад передбачає включення в електричну схему потужного тиристора. Його схема виглядає ось так:

Тут для подачі постійного струму та випрямлення потрібен генератор сигналу, що управляє, підсилювач, тиристор, ланцюг стабілізації оборотів.

Підключається між джерелом живлення та навантаженням. Живлення може надходити від батареї або AC/DC адаптера відповідного навантаження.

Навантаження може бути будь-який двигун постійного струму або лампа розжарювання. Завдяки імпульсній роботі (ШІМ) схема працює майже без втрати енергії. Транзистор керування не вимагає радіатора.

Схема регулятора ідеально підходить для регулювання обертів дриля для свердління плат. Під час малих оборотів забезпечує роботу дриля з відносно великим моментом, що крутить.

Опис регулятор оборотів електродвигуна

Логічні елементи DD1.1, DD1.2 використовуються у вигляді класичного ШІМ генератора. Резистор R1 виконує лише захисну функцію. Частота генератора визначається ємністю С2 або С3 та опором потенціометра PR1 разом з R2, R3. Паралельно з'єднані логічні елементи DD1.3, DD1.4 управляють транзистором MOSFET (VT1).

При використанні схеми транзистора MOSFET, резистор R4 не потрібен і на його місце встановлюється перемичка. Цей резистор (R4) передбачений тільки на той випадок, якщо замість MOSFET буде встановлено транзистор Дарлінгтон структури n-p-n, наприклад, BD649. Тоді обмеження струму бази резистор R4 повинен мати значення 1к…2,2к.

PR1 дозволяє змінювати коефіцієнт заповнення сигналу, що генерується, в дуже широких межах, приблизно від 1% до приблизно 99%. Сигнал з генератора періодично відкриває та закриває транзистор VТ1, а середня потужність, що надходить на навантаження (роз'єм Z2), залежить від коефіцієнта заповнення сигналу. Таким чином, потенціометр PR1 дозволяє здійснити плавне регулювання потужності, що подається на навантаження.

Включений „навпаки” діод VD4 незамінний при використанні індуктивного навантаження (наприклад, електродвигун). Без діода VD4, в момент відключення, на стоку транзистора VT1 можуть виникнути імпульси, що значно перевищують допустимо значення для транзистора і це може вивести його з ладу.

Завдяки імпульсній роботі втрати потужності на транзисторі VT1 невеликі і тому не вимагає радіатора, навіть при струмах порядку декількох ампер, тобто потужності навантаження до 100 Вт. Слід пам'ятати, що пристрій є регулятором потужності, а чи не стабілізатором оборотів двигуна, тому обороти двигуна залежить від його навантаження.

УВАГА! Схема регулює потужність у режимі пульсацій, подаючи навантаження меандр. Такі імпульси можуть бути джерелом електромагнітних перешкод. Для мінімізації перешкод необхідно використовувати якомога короткі з'єднання між блоком і навантаженням.

З'єднувальний шнур повинен мати вигляд крученої пари (звичайні два скручені між дроти). Також рекомендується додатково підключити електролітичний конденсатор (набір конденсаторів) ємністю 1000…10000мк до гнізда живлення Z1.

У схемі передбачено додатковий конденсатор C3, що підключається за допомогою перемички J1. Включення цього конденсатора викликає зниження частоти роботи генератора з 700Гц до 25Гц. Це корисно з погляду електромагнітних перешкод, що генеруються.

Хоча в деяких випадках зниження частоти може бути неприйнятним, наприклад, це може призвести до помітного мерехтіння лампи. Тоді необхідно самостійно підібрати оптимальну ємність C3.

Регулятор оборотів у двигуні необхідний скоєння плавного розгону і гальмування. Широкого поширення набули такі прилади у сучасній промисловості. Завдяки їм відбувається вимірювання швидкості руху в конвеєрі, на різних пристроях, а також при обертанні вентилятора. Двигуни з продуктивністю на 12 Вольт застосовуються в цілих системах керування та в автомобілях.

Пристрій системи

Колекторний тип двигунаскладається головним чином з ротора, статора, а також щіток та тахогенератора.

1. Ротор - це частина обертання, статор - зовнішній за типом магніт.
2. Щітки, які виготовлені з графіту - це головна частина ковзного контакту, через яку на якір, що обертається, і варто подавати напругу.
3. Тахогенератор - це пристрій, який здійснює стеження за характеристикою обертання приладу. Якщо відбувається порушення в розміреності процесу обертання, то він коригує рівень напруги, що надходить у двигун, тим самим роблячи його найбільш плавним і повільним.
4. Статор. Така деталь може включати не один магніт, а, наприклад, дві пари полюсів. Разом з цим на місці статичних магнітів тут будуть котушки електромагнітів. Здійснювати роботу такий пристрій здатний як від постійного струму, так і від змінного.

Схема регулятора обертів колекторного двигуна

У вигляді регуляторів оборотів електродвигунів 220 і 380 застосовуються особливі частотні перетворювачі . Такі пристрої відносять до високотехнологічних, вони допомагають зробити кардинальне перетворення характеристики струму (форму сигналу, і навіть частоту). У їхній комплектації є потужні напівпровідникові транзистори, а також широтно-імпульсний модулятор. Весь процес здійснення роботи пристрою відбувається за допомогою керування спеціальним блоком на мікроконтролері. Зміна швидкості обертання ротора двигунів відбувається досить повільно.

Саме тому частотні перетворювачі застосовуються в навантажених пристроях. Чим повільніше відбуватиметься процес розгону, тим менше навантаження буде здійснено на редуктор, а також конвеєр. У всіх частотниках можна знайти кілька ступенів захисту: за навантаженням, струмом, напругою та іншими показниками.

Деякі моделі частотних перетворювачів здійснюють живлення від однофазової напруги (воно сягатиме 220 Вольт), створюють із нього трифазове. Це допомагає здійснити підключення асинхронного двигуна в домашніх умовах без застосування особливо складних схем та конструкцій. При цьому споживач зможе втратити потужність під час роботи з таким приладом.

Навіщо використовують такий прилад-регулятор

Якщо говорити про двигуни регуляторів, то обороти потрібні:

Схеми, якими відбувається створення частотних перетворювачів в електродвигуні, широко застосовують у більшості побутових пристроїв. Таку систему можна знайти в джерелах бездротового живлення, зварювальних апаратах, зарядках телефону, блоках живлення персонального комп'ютера та ноутбука, стабілізаторах напруги, блоках розпалювання ламп для підсвічування сучасних моніторів, а також РК-телевізорів.

Регулятор обертів електродвигуна 220в

Його можна виготовити абсолютно самостійноАле для цього потрібно буде вивчити всі можливі технічні особливості приладу. По конструкції можна виділити відразу кілька різновидів основних деталей. А саме:

1. Сам електродвигун.
2. Мікроконтролерна система керування блоку перетворення.
3. Привід та механічні деталі, пов'язані з роботою системи.

Перед початком запуску пристрою, після подачі певної напруги на обмотки, починається процес обертання двигуна з максимальним показником потужності. Саме така особливість і відрізнятиме асинхронні пристрої від інших видів. До того ж відбувається додаток навантаження від механізмів, які приводять прилад у рух. У кінцевому рахунку на початковому етапі роботи пристрою потужність, а також споживаний струм лише зростають до максимальної позначки.

Саме тоді відбувається процес виділення найбільшої кількості тепла. Відбувається перегрів в обмотках, а також у дротах. Використання часткового перетвореннядопоможе не допустити цього. Якщо зробити установку плавного пуску, то до максимальної позначки швидкості (яка також може регулюватися обладнанням і може бути не 1500 оборотів за хвилину, а лише 1000) двигун почне розганятися не в перший момент роботи, а протягом наступних 10 секунд (при цьому на кожну секунду пристрій додаватиме по 100-150 оборотів). У цей час процес навантаження на всі механізми та дроти починає зменшуватися у кілька разів.

Як зробити регулятор своїми руками

Можна повністю самостійно створити регулятор обертів електродвигуна близько 12 В. Для цього варто використати перемикач відразу кількох положень, а також спеціальний дротяний резистор. За допомогою останнього відбувається зміна рівня напруги живлення (а разом з цим показника частоти обертання). Такі ж системи можна застосовувати і для здійснення асинхронних рухів, але вони будуть менш ефективними.

Ще багато років тому широко використовувалися механічні регулятори - вони були побудовані на основі шестерних приводів або їх варіаторів. Але такі пристрої вважалися не надто надійними. Електронні засоби показували себе в кілька разів краще, оскільки вони були не такими великими і дозволяли налаштовувати більш тонкий привод.

Для того, щоб створити регулятор обертання електродвигуна, варто використовувати відразу кілька пристроїв, які можна або купити в будь-якому будівельному магазині, або зняти зі старих інвенторних пристроїв. Щоб здійснити процес регулювання, варто увімкнути спеціальну схему змінного резистора. З його допомогою відбувається процес зміни амплітуди сигналу, що входить на резистор.

Впровадження системи управління

Щоб значно покращити характеристику навіть найпростішого обладнання, варто у схему регулятора обертів двигуна підключити мікроконтролерне керування. Для цього варто вибрати той процесор, в якому є відповідна кількість входів і виходів відповідно: для підключення датчиків, кнопок, а також спеціальних електронних ключів.

Для здійснення експериментів варто використати особливий мікроконтролер AtMega 128- це найбільш простий у застосуванні та широко використовується контролер. У вільному використанні можна знайти велику кількість схем із його застосуванням. Щоб пристрій робив правильну роботу, в нього варто записати певний алгоритм дій - відгуки на певні рухи. Наприклад, при досягненні температури 60 градусів Цельсія (вимір відзначатиметься на графіку самого пристрою), повинно відбутися автоматичне відключення роботи пристрою.

Регулювання роботи

Тепер варто поговорити про те, як можна здійснити регулювання обертів колекторного двигуна. У зв'язку з тим, що загальна швидкість обертання мотора може безпосередньо залежати від величини напруги, що подається, для цього цілком придатні абсолютно будь-які системи для регулювання, які можуть здійснювати таку функцію.

Варто перерахувати кілька різновидів приладів:

1. Лабораторні автотрансформери (ЛАТР).
2. Заводські плати регулювання, що застосовуються у побутових пристроях (можна взяти навіть ті, що використовуються у пилососах, міксерах).
3. Кнопки, що застосовуються у конструкції електроінструментів.
4. Побутові різновиди регуляторів, що оснащені особливою плавною дією.

Але при цьому всі такі способи мають певну ваду. Спільно з процесами зменшення обертів зменшується і загальна потужність роботи двигуна. Іноді його можна зупинити, навіть доторкнувшись рукою. У деяких випадках це може бути цілком нормальним, але здебільшого це вважається серйозною проблемою.

Найбільш прийнятним варіантом стане виконання функції регулювання оборотів за допомогою застосування тахогенератора.

Його найчастіше встановлюють на заводі. Під час відхилення швидкості обертання моторів через симистри в моторі відбуватиметься передача вже відкоригованого електроживлення, що супроводжує потрібну швидкість обертання. Якщо в таку ємність буде вбудовано регулювання обертання самого двигуна, то потужність не буде втрачена.

Як це виглядає у вигляді конструкції? Найбільше використовується саме реостатне регулювання процесу обертання, яке створене на основі застосування напівпровідника.

В першому випадкумова піде про змінний опір із використанням механічного процесу регулювання. Вона буде послідовно підключена до колекторного електродвигуна. Недоліком у цьому випадку стане додаткове виділення певної кількості тепла та додаткова витрата ресурсу всього акумулятора. Під час такого регулювання відбувається загальна втрата потужності в процесі обертання двигуна. Він вважається найбільш економічним варіантом. Не використовується для досить потужних двигунів з вищевказаних причин.

У другому випадкупід час застосування напівпровідників відбувається процес керування двигуном за допомогою подачі певного числа імпульсів. Схема здатна здійснювати зміну тривалості таких імпульсів, що, своєю чергою, змінюватиме загальну швидкість обертання мотора без втрати показника потужності.

Якщо ви не хочете самостійно виготовляти обладнання, а хочете купити вже повністю готовий до застосування пристрій, то варто звернути особливу увагу на головні параметри та характеристики, такі як потужність, тип системи керування приладом, напруга в пристрої, частоту, а також напруга робочого типу . Найкраще буде проводити розрахунок загальних характеристик всього механізму, в якому варто використовувати регулятор загальної напруги двигуна. Варто обов'язково пам'ятати, що потрібно робити зіставлення з параметрами частотного перетворювача.

Регулювання оборотів двигуна пральної машини може знадобитися будь-якому домашньому саморобкіну, який вирішить пристосувати деталь помічниці, що відслужила.

Просте підключення двигуна пральної машини до живлення не дає багато користі, оскільки він видає відразу максимальні обороти, а багато саморобні прилади вимагають збільшення або зменшення оборотів, причому бажано без втрати потужності. У цій публікації ми поговоримо про те, як підключити двигун від прання, і як зробити для нього регулятор оборотів.

Спочатку підключимо

Перш ніж регулювати оберти двигуна пральної машини, його потрібно правильно підключити. Колекторні двигуни від пральних машин автомат мають кілька виходів і багато початківців саморобки плутають їх, не можуть зрозуміти, як здійснити підключення. Розповімо про все по порядку, а заразом і перевіримо роботу електродвигуна, адже існує ймовірність, що він зовсім несправний.

До відома! Таходачі, що мають два виходи, легко продзвонюються омметром. А ось аналогічні деталі з трьома виходами не дзвоняться за жодним напрямом.

• Далі беремо один провід, що йде від колектора, і з'єднуємо з одним із проводів котушки.
• Другий провід колектора та другий провід котушки підключаємо до мережі 220 В.
• Якщо нам потрібно поміняти напрям обертання якоря, то ми просто міняємо місцями проводи, що підключаються, а саме перший провід колектора і перший провід котушки включаємо в мережу, а другі проводи з'єднуємо між собою.
• Відзначаємо ярликами дроту котушки, таходатчика і колектора, щоб не переплутати і пробний пуск двигуна.

Якщо пробний запуск пройшов успішно, а саме двигун плавно набрав обертів без заїдань і ривків, щітки не іскрили, можна приступати до підключення двигуна пральної машини через регулятор обертів. Існує безліч схем підключення двигуна через регулятор, як і схем самого регулятора, розглянемо два варіанти.

Підключимо через регулятор напруги

Найпростіший варіант регулювання електродвигуна пральної машини – використання будь-якого регулятора напруги (димеру, гашетки від дриля та іншого). Сенс регулювання в тому, що двигун подається спочатку максимальна напруга, і він обертається з максимальною швидкістю. Повертаючи тумблер димера, ми зменшуємо напругу, і двигун відповідно починає знижувати оберти. Схема підключення така:

• один провід котушки з'єднуємо з одним дротом якоря;
• другий провід котушки підключаємо до мережі;
• другий провід якоря з'єднуємо з димером, а другий вихід димера підключаємо до мережі;
• робимо пробний пуск двигуна.

Перевіряємо, як двигун працює на мінімальній потужності. Ви можете переконатися, що навіть на мінімальній потужності оберти без навантаження значні, але варто тільки притулити дерев'яний брусочок до осі, що обертається, і двигун тут же зупиняється. Який висновок? А висновок такий, що цей спосіб регулювання обертів електродвигуна пральної машини призводить до катастрофічної втрати потужності при зменшенні напруги, що неприйнятно, якщо ви збираєтеся робити з двигуна якусь саморобку.

Важливо! При запуску двигуна пральної машини дотримуйтесь техніки безпеки. Обов'язково закріпіть двигун перед пуском, крім того не варто торкатися руками до елементів, що обертаються.

Спочатку ми ставили завдання навчитися своїми руками регулювати обороти двигуна пральної машини без втрати або з мінімальною втратою потужності, але чи це можливо? Цілком можливо, просто схема підключення дещо ускладниться.

Через мікросхему

Настав час згадати про таходатчик та його виходи, які ми на двигуні знайшли, але до певного часу відставили убік. Саме таходатчик допоможе нам підключити двигун прання та регулювати його оберти без втрати потужності. Сам таходатчик керувати двигуном не може, він лише посередник. Реальне управління повинне здійснюватися за допомогою мікросхеми, яка з'єднується з таходатчик двигуна, обмоткою і якорем і запитується від мережі 220 В. Принципову схему ви можете бачити на малюнку нижче.

Що відбувається із двигуном, коли ми підключаємо його до мережі через цю мікросхему? А відбувається наступне, ми можемо запустити двигун своїми руками на максимальних оборотах, а можемо, повернувши спеціальний тумблер, обороти зменшити. Даємо раптове навантаження двигуну, підставивши під шків, що обертається, дерев'яний брусочок. На секунду оберти падають, але потім знову відновлюються, незважаючи на навантаження.

Справа в тому, що таходатчик визначає зниження оборотів через навантаження і відразу ж подає сигнал про це на управляючу плату. Мікросхема, отримавши сигнал, автоматично додає потужність, вирівнюючи таким чином обороти двигуна. Мрія саморобкіна, як кажуть, здійснилася. За наявності такої схеми підключення з двигуна пральної машини можна зробити і дровокол і багато інших корисних речей.

Підсумовуючи нашу розповідь, відповімо ще на одне резонне питання, яке може виникнути у читача: де взяти таку плату? Можна зібрати на основі схеми та списку деталей, які ми додаємо до цієї статті, а можна замовити у готовому вигляді у спеціалістів. Благо в мережі пропозицій із цього приводу достатньо. Шукати потрібно схему TDA 1085.

Ця саморобна схема може бути використана як регулятор швидкості для двигуна постійного струму 12 В з номінальним струмом до 5 А або як диммер для 12 В галогенних і світлодіодних ламп потужністю до 50 Вт. Управління йде за допомогою широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) при частоті проходження імпульсів близько 200 Гц. Звичайно частоту можна за необхідності змінити, підібравши за максимальною стабільністю і ККД.

Більшість подібних конструкцій збирається за набагато. Тут же представляємо більш удосконалений варіант, який використовує таймер 7555, драйвер на біполярних транзисторах та потужний польовий MOSFET. Така схематика забезпечує покращене регулювання швидкості та працює у широкому діапазоні навантаження. Це дійсно дуже ефективна схема та вартість її деталей при покупці для самостійного складання досить низька.

У схемі використовується Таймер 7555 до створення змінної ширини імпульсів близько 200 Гц. Він керує транзистором Q3 (через транзистори Q1 – Q2), який контролює швидкість електродвигуна або ламп освітлення.