Три способа управления однофазными асинхронными двигателями

Три способа управления однофазными асинхронными двигателями

Каждый день инженеры проектируют системы, в которых используются асинхронные двигатели с однофазным питанием. В свою очередь, управление скоростью однофазных двигателей желательно в большинстве применений, так как это не только обеспечивает требуемую скорость, но и уменьшает потребление электроэнергии, и снижает уровень акустического шума.

Большинство серийно выпускаемых однофазных двигателей не реверсивные, т.е. они разработаны, чтобы вращаться только в одном направлении. Изменить направление их вращения можно только с помощью дополнительных средств: добавочной обмотки, внешних реле и переключателей, механического редуктора и т.д. Так же, если позволяет конструкция двигателя, реверсировать его можно с помощью преобразователей для регулировки скорости.

Существует множество разновидностей асинхронных двигателей с однофазным питанием. Конструкция и принцип их действия подробно описаны в литературе по электромеханике. Наиболее распространенным типом является двигатель с двумя статорными обмотками, одна из которых имеет в своей цепи постоянно-включенный рабочий конденсатор, который обеспечивает сдвиг тока в обмотках на 90 электрических градусов для образования вращающегося магнитного поля. Такой двигатель называется конденсаторным. О нем и пойдет речь в данной статье.

Основным способом плавной регулировки скорости конденсаторного однофазного двигателя является частотный метод, реализуемый с помощью трехфазных или однофазных ШИМ-инверторов (преобразователей частоты), а также метод фазовой регулировки напряжения с помощью тиристорных регуляторов мощности. Рассмотрим эти методы подробнее.

Вариант 1. V/F управление с помощью однофазного ШИМ-инвертора

На выходе инвертора, состоящего из четырех IGBT-транзисторов (рис.1), формируется однофазное напряжение с переменной частотой и среднеквадратичным значением с линейной зависимостью V/F (вольт-частотная характеристика). За счет конденсатора в обмотке двигателя получается поле, близкое к круговому. Данный способ управления реализуется с помощью специализированных преобразователей частоты, которые разработаны исключительно для управления однофазными двигателями. В них, как правило реализованы специальные алгоритмы, управления двигателем, обеспечивающие устойчивый пуск и стабильную работу в заявленном диапазоне частот.

Регулировать частоту можно, как вниз, так и вверх от номинальной, но в отличие от частотно-регулируемых трехфазных приводов, диапазон регулирования однофазного двигателя меньше. Оно, как правило, не превышает 1:10, за счет того, что емкостное сопротивление напрямую зависит от частоты.

К основным достоинствам данного метода управления можно отнести: 1) простоту ввода в эксплуатацию, т.к. не требуется конструктивных изменений двигателя; 2) гарантированно надежную и устойчивую работу, так как частотный преобразователь специально разработан для таких двигателей и в нем учтены все особенности их эксплуатации; 3) хорошие характеристики управления и возможности, присущие большинству преобразователей частоты (аналоговые и дискретные входы/выходы, ПИД-регулятор, предустановленные скорости, коммуникационные интерфейсы, защитные функции, и т.д.).

К недостаткам относится: 1) только однонаправленное вращение (невозможность без внешних коммутирующих устройств реверсировать двигатель); 2) достаточно высокая стоимость частотных преобразователей для однофазных двигателей, так как в них используются IGBT-модули со значительным запасом по току (например, в однофазном частотнике мощностью 1.1кВт используется IGBT-модуль такой же как в трехфазном на 2.2кВт) и из-за ограниченности предложения на рынке.

Вариант 2. V/F управление с помощью трехфазного ШИМ-инвертора

В данном случае используется стандартный преобразователь частоты с мостовой схемой IGBT-транзисторов (рис.2), формируемый на выходе трехфазное напряжение с фазовым сдвигом на 120 градусов. Обе обмотки однофазного двигателя и их средняя точка подключаются ко трем выходным фазам инвертора. Конденсатор, при этом, из схемы должен быть исключен. Так как обмотки геометрически сдвинуты на 90 градусов , а напряжение, прикладываемое к ним – на 120 электрических градусов, то полученное поле не будет круговым, и как следствие, момент будет пульсирующим. Причем среднее его значение за период будет меньше (рис.2), чем в случае питания от напряжений со сдвигом 90 гадусов.

При схеме подключения на рис.2 действующее напряжение на главной обмотке (Vгл) будет равно разности напряжений фаз A и C, а напряжение на дополнительной обмотке (Vдоп) = Vb-Vc. Изменяя порядок коммутации IGBT-транзисторов, можно легко изменять чередование напряжение на обмотках, а следовательно и направление вращения двигателя (рис.3) без каких-либо дополнительных аппаратных средств.

Здесь стоит отметить, что не любой преобразователь частоты подойдет для управления однофазным двигателем, так как токи в фазах будут не симметричны, и в случае наличия защиты от асимметрии выходных фаз, работа преобразователя будет блокироваться. Как впрочем, и не любой конденсаторный двигатель подойдет для данного способа, так как у некоторых типов двигателей весьма затруднительно или невозможно убрать емкость из дополнительной обмотки, и дополнительная обмотка как правило выполнена более тонким проводом, что при отсутствии конденсатора может привести к её перегреву и межвитковому замыканию.

Иногда на свой страх и риск используют подключение однофазного двигателя с конденсатором к трехфазному инвертору, что большинством производителей частотных преобразователей запрещено. В этом случае надо выбирать частотник со значительным запасом по току по отношению к двигателю, в частотнике не должно быть защиты от обрыва/перекоса выходных фаз, и надо помнить, что при определенной частоте может возникнуть электрический резонанс в контуре конденсатор-обмотка двигателя, что приведет к его повреждению.

Итак, достоинствами метода являются: 1) доступность на рынке и достаточно низкая цена преобразователей частоты с трехфазным выходом; 2) возможность реверсивной работы; 3) хороший диапазон регулирования скорости и возможности, присущие большинству преобразователей частоты (аналоговые и дискретные входы/выходы, ПИД-регулятор, предустановленные скорости, коммуникационные интерфейсы, защитные функции, и т.д.).

Недостатки метода: 1) пониженный и пульсирующий момент двигателя, повышенный его нагрев; 2) не все преобразователи частоты и конденсаторные двигатели годятся для данного метода, требуется предварительный анализ характеристик преобразователя и конструкции двигателя. К тому же, большинство производителей частотных преобразователей в своих инструкциях запрещают подключение однофазных двигателей, и в случае поломки могут снять с изделия свои гарантийные обязательства.

Вариант 3. Фазовая регулировка напряжения с помощью тиристорного регулятора

Отсутствие до недавнего времени доступного и качественного преобразователя частоты для однофазных двигателей приводило к поиску других решений, одно из которых — изменение напряжения статора при неизменной его частоте.

На выходе тиристорного регулятора, состоящего из двух, включенных встречно-параллельно тиристоров (рис.4), формируется однофазное напряжение с постоянной частотой и регулируемым среднеквадратичным значением за счет изменения угла (альфа) открывания тиристоров.

Критический момент при таком регулировании будет снижаться пропорционально напряжению, критическое скольжение в останется неизменным.

Проведём оценку метода.
1) Регулирование однозонное – только вниз от основной скорости.
2) Диапазон регулирования в разомкнутом контуре, примерно, 2:1; стабильность скорости удовлетворительная; плавность высокая.
3) Допустимая нагрузка резко снижается с уменьшением скорости.
4) Рассмотренный способ регулирования неэффективен для использования в продолжительном режиме. Даже для самой благоприятной нагрузке — вентиляторной необходимо двух-трехкратное завышение установленной мощности двигателя, интенсивный внешний обдув, так как, допустим, если двигатель вращается 750 об/мин (когда синхронная частота 1500) — скольжение 0,5, и 0,5 мощности идет в нагрузку, а 0,5 — греет ротор (не считая других потерь).
5) Тиристорный регулятор — простое устройство в 3-4 раза более дешевое, чем преобразователь частоты, и именно эта особенность системы регулировки скорости напряжением приводила в ряде случаев к её неоправданному применению.

Заключение

Все три способа имеют право на существование, только выбор одного из них нужно делать исходя из конкретной прикладной задачи.

Безусловно, наиболее универсальным и наименее трудоемким на стадии проектирования является первый метод – регулирование с помощью преобразователя частоты с однофазным выходом. Этот способ годится для большинства применений и помимо конденсаторных двигателей его можно использовать и для управления однофазными двигателями с экранированными полюсами.

Второй способ – регулирование с помощью преобразователя частоты с трехфазным выходом, — требует предварительного изучения, как преобразователя, так и двигателя на предмет возможности совместной работы. И рекомендуется всегда выбирать преобразователь с существенным запасом мощности по отношению к двигателю. Этот метод оптимален в реверсивных приложениях.

Третий способ – регулирование скорости изменением напряжения, — может в ряде случаев использоваться для кратковременного снижения скорости маломощных вентиляторов и насосов, и весьма полезен и эффективен для снижения пусковых токов, для экономии энергии при недогрузках. Этот метод является самым бюджетным, но как подчеркивалось ранее, тиристорные регуляторы не должны применяться для регулирования скорости сколько-нибудь мощных двигателей, приводящих во вращение машины, работающие в продолжительном режиме.

Как управлять двигателем? Постоянный ток, 24В 35W

SpyGrek Доцент Астрахань 1142 265

Сегодня получил посылку из США, а в ней купленный на ebay долгожданный перистальтический насос!
http://files.homedistiller.ru/79798.jpg
к головке насоса посредством шестереночного редуктора подключен электродвигатель
http://files.homedistiller.ru/79799.jpg
пробовал управлять его оборотами с помощью лабораторного блока питания, подавая 11вольт и играя амперами, но на минимальных оборотах понимаю, что ему уж больно тяжело и вообще такой метод думаю неправилен.
http://files.homedistiller.ru/79800.jpg
Логически понимаю, что управлять нужно импульсами, но что это будет за устройство, как оно будет называться, где его можно купить или заказать изготовление.

перистальтик.JPG Как управлять двигателем? Постоянный ток, 24В 35W. Вопросы по электр(он)ике. Движок.JPG Как управлять двигателем? Постоянный ток, 24В 35W. Вопросы по электр(он)ике. блок питания.JPG Как управлять двигателем? Постоянный ток, 24В 35W. Вопросы по электр(он)ике.
V_B Академик Таганрог 2483 910
torch-vi Доцент Питер 1112 380

Посл. ред. 27 Дек. 12, 21:15 от torch-vi

SnakeFish Доцент Царь-пушка "без пороха" 1137 224

Посл. ред. 27 Дек. 12, 21:07 от SnakeFish

SpyGrek Доцент Астрахань 1142 265
torch-vi Доцент Питер 1112 380
SpyGrek Доцент Астрахань 1142 265
torch-vi Доцент Питер 1112 380
SpyGrek Доцент Астрахань 1142 265

torch-vi, привожу результаты промежуточных испытаний:
1) Двигатель вращается только при условии подачи эл.питания на черный (минус) и красный+белый(плюс). Без белого ничего не крутится.
2) При подаче на коричневый провод (минуса) работает реверс.

Сегодня приобрету блок питания на 24в и проведу испытания с управлением по белому проводу.

SpyGrek Доцент Астрахань 1142 265
torch-vi Доцент Питер 1112 380

можно в принципе и нестабильное 24 вольта подавать. там управление по частоте. стабильность напряжения в этом случае некритична. только стабильное на белый подавать.
возможно зеленый провод для показометра. чтобы смотреть какая реальная производительность у насоса в данный момент. попробуй подключить к нему китайский тестер в режиме вольтметра.второй провод к черному.если напряжение изменяется от 0 до 1 вольта значит показометр будет в процентах.
если не трудно кинь ссылку где брал на ebay а то искать лень а свой долго делать.

реверс в таком насосе удобная штука. можно организовать простейший автомат против засорения трубки. когда трубка засорится она сжимается до плоского состояния.нужно поставить микрик к трубке так чтобы он в этот момент включался. тогда обратная подача выбьет засор и опять включится прямая подача.только нужно добавить реле времени потому что трубка распрямится раньше чем устранится засор.

Посл. ред. 30 Дек. 12, 00:20 от torch-vi

SpyGrek Доцент Астрахань 1142 265

Схема плавной регулировки скорости вентилятора для печки в авто

Описана схема электронного регулятора, который управляется переменным резистором и позволяет плавно регулировать частоту вращения вентилятора печки, чтобы установить наиболее комфортный режим его работы.

В большинстве недорогих автомобилей скорость вращения вентилятора печки управляется при помощи переключателя всего на три или четыре положения.

При этом, в частности, в автомобилях марки «ВАЗ» уже на первом или втором положении переключателя вентилятор работает слишком сильно и шумно. Да и такого небольшого выбора режимов маловато.

Принципиальная схема

Схема состоит из мультивибратора на микросхеме типа К561ЛА7 и выходного каскада на мощном полевом транзисторе типа IRF9540.

Рис. 1. Принципиальная схема плавного регулятора скорости вращения вентилятора для пеки в автомобиле.

На микросхеме D1 типа К561ЛА7 сделан мультивибратор, скважность выходных импульсов которого можно в очень широких пределах регулировать с помощью переменного резистора R1.

Частота импульсов неизменная и составляет около 400 Гц. Регулируя переменный резистор R1 изменяем соотношение длительностей положительных и отрицательных полуволн за счет различия сопротивлений R -составляющих частотозадающей RC-цепи, коммутируемых диодами VD1 и VD2.

Практически регулировать мощность можно от 90% до 10% от максимального значения. Но в реальности такого широкого диапазона регулировки не требуется. поэтому в схеме есть резисторы R5 и R6 величины сопротивлений которых нужно подобрать при налаживании, так чтобы регулировка происходила в удобном для пользователя диапазоне.

Собственно мультивибратор выполнен на элементах D1.1 и D1.2. С выхода элемента D1 2 импульсы поступают на усилитель мощности, сделанный на оставшихся двух элементах микросхемы D1 — D1.3 и D1.4. Эти элементы соединены параллельно С их выходов импульсы через резистор R4 поступают на затворы полевых транзисторов.

В данной схеме сопротивление R4 уменьшено, чтобы обеспечить больше скорость открывания транзисторов и этим самым снизить их нагрев в момент переходного процесса между закрытым и открытым состоянием. В связи с этим увеличивать напряжение питания схемы выше 15V не рекомендуется так как это приведет к повышенной нагрузке на выходы элементов D1.3 и D1.4 микросхемы D1.

Для того чтобы полностью выключить регулятор в то время когда вентилятор печки не требуется, здесь применен переменный резистор R1 совмещенный с выключателем. Такие переменные резисторы применяются в регуляторах громкости с выключателями питания аналоговой аудиоаппаратуры. Это выключатель RS1.

Резистор R1 подключен таким образом чтобы выключатель RS1 выключался, когда резистор находится в крайнем положении с минимальной частотой вращения вентилятора печки. При этом на выводы 9 и 13 D1.3 и D1.4 поступает напряжение логического нуля через резистор R7. И элементы переходят в фиксированное состояние логической единицы на выходах.

Что приводит к полному закрыванию полевого транзистора VТ1. При повороте ручки переменного резистора из этого положения выключатель замыкается и подает на эти входы элементов D1.3 и D1.4 напряжение от источника питания, то есть, логическая единица. Теперь состояние выходов этих элементов будет зависеть от логического уровня на их других входах.

Напряжение питания, поступающее на микросхему ограничено цепью из резистора R3 стабилитрона VD4 чтобы оно не превышало 13V. Кроме того конденсатор С2 вместе с диодом VD3 способен поддерживать напряжение питания микросхемы в том случае, если общее напряжение питания будет снижаться.

Детали

Транзисторы VТ1 типа IRF9540 можно заменить на IR9Z34, КП785А, КП784А. Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К176ЛА7 или CD4011, либо любым аналогом «хх4011».

Стабилитрон КС515А можно заменить на КС215Ж, КС508Б, 1N4744A, TZMC-15. Стабилитрон КС213Ж можно заменить на КС213Б. 1N4743A. BZX/BZV55C-13. Полевой транзистор нужно установить на теплоотвод с площадью охлаждающей поверхности не менее 40 см7.

Схема плавной регулировки скорости вентилятора для печки в авто

При наступлении холодов меня стало очень напрягать управление вентилятором печки. Скорости только две- дует либо сильно, либо очень сильно. При включенном вентиляторе печки в салоне стоит шум от вентилятора даже на первой скорости вентилятора, если стоишь в пробках, то постоянно надо включать-выключать вентилятор, т.к. без него становится холодно, а с ним очень быстро становится жарко, да и шум от него напрягает.
Я нашел простой и дешевый способ сделать плавную регулировку частоты вращения вентилятора, что бы можно было выставить комфортную для себя скорость как в современных автомобилях (там 5-6 скоростей). На алиэкспресс продаются так называемые широтно-импульсные модуляторы для плавной регулировки частоты вращения двигателями постоянного тока. Цена вопроса – 500 рэ. Подключение его очень простое- час работы, подключаются всего четыре провода: два на входе (питание) и два на двигатель, отдельно припаян переменный резистор для регулировки скорости. Блок сам прекрасно помещается под панелью приборов.
Если выставить нормальную частоту вращения, то оказывается, что исправный вентилятор в классике никакой не шумный, он создает достаточный поток воздуха в данный момент и никак не напрягает ни шумом, ни излишним жарким воздухом.

Максимиллиан Классический Профи-Гуру
Сообщения: 1305 Зарегистрирован: Пн авг 12, 2013 13:02:11 Модель авто: ВАЗ-21053, двигатель 1.5 (72 л.с.), ОЗОН, БСЗ. Тип двигателя: Карбюраторный Откуда: Екатеринбург Благодарил (а): 76 раз Поблагодарили: 64 раза Контактная информация:

Re: Плавная регулировка оборотов вентилятора печки

Непрочитанное сообщение Максимиллиан » Пн фев 06, 2017 9:56:31

Идея хороша, один из альтернативных вариантов! Но где ссылки и информация по этому устройству? Как оно работает? Частоту меняет плавно или по определенным скоростям?

Михаил Овечкин писал(а):Если выставить нормальную частоту вращения, то оказывается, что исправный вентилятор в классике никакой не шумный, он создает достаточный поток воздуха в данный момент и никак не напрягает ни шумом, ни излишним жарким воздухом.

Михаил Овечкин Стажер
Сообщения: 11 Зарегистрирован: Пт фев 03, 2017 13:35:16 Модель авто: ВАЗ 21074 Тип двигателя: Инжекторный

Re: Плавная регулировка оборотов вентилятора печки

Непрочитанное сообщение Михаил Овечкин » Пн фев 06, 2017 15:57:56

Идея хороша, один из альтернативных вариантов! Но где ссылки и информация по этому устройству? Как оно работает? Частоту меняет плавно или по определенным скоростям?

Михаил Овечкин писал(а):Если выставить нормальную частоту вращения, то оказывается, что исправный вентилятор в классике никакой не шумный, он создает достаточный поток воздуха в данный момент и никак не напрягает ни шумом, ни излишним жарким воздухом.

Устройством пользуюсь уже около месяца. Регулировка плавная, абсолютно бесступенчатая, диапазон регулировок от нуля и до максимальных оборотов при прямом включении. Обороты не плавают и как выставил и держатся на одном уровне постоянно. Для подключения блока открутил панель приборов, отсоединил провода, которые шли к кнопке управления. Плюс, который приходил на кнопку посадил на вход прибора, минус, который шел на двигатель разрезал и посадил соответственно конец от массы на вход прибора, конец от двигателя на выход прибора. Провод отходящий от кнопки на вторую максимальную скорость посадил на выход прибора. Итого к прибору подходят два провода (питание) и отходят два провода (на двигатель). Переменный резистор как видно на фото я врезал в существующую панельку. Старая кнопка управления отключена. Время на установку и подключение прибора – 1 час.

Чуть позже скину ссылку на магазин. В принципе, можешь и сам поискать- этого добра навалом, а мне товарищ заказывал.

VVB Коренной форумчанин 🙂 Сообщения: 4303 Зарегистрирован: Вс ноя 27, 2011 12:37:32 Модель авто: ваз 2107 (2005 г.), генератор 372.3701, карбюратор ДААЗ 2107-1107010 Тип двигателя: Карбюраторный Откуда: г. Тула Благодарил (а): 279 раз Поблагодарили: 732 раза

Re: Плавная регулировка оборотов вентилятора печки

Непрочитанное сообщение VVB » Пн фев 06, 2017 16:34:44

Но ни один довод в полезности данного девайса меня не убедил.

уменьшает интенсивность охлаждения, соответственно и возможные последствия…

Миша Пират болтун Сообщения: 11878 Зарегистрирован: Вс мар 04, 2012 19:01:13 Модель авто: Ваз 2107 1.8i Тип двигателя: Инжекторный Откуда: Страна Героев и Воров Благодарил (а): 391 раз Поблагодарили: 848 раз

Re: Плавная регулировка оборотов вентилятора печки

Непрочитанное сообщение Миша » Пн фев 06, 2017 16:48:24

а я ездил с регулятором яркости подключенным в разрыв красного провода. понравилось мне.

Прежде чем судить ошибки других, обратите внимание на себя. У того, кто бросается грязью, не могут быть чистые руки.

Йожык писал(а):Если чье-то мнение не совпадает с твоим, это не повод называть человека дебилом.

Михаил Овечкин Стажер
Сообщения: 11 Зарегистрирован: Пт фев 03, 2017 13:35:16 Модель авто: ВАЗ 21074 Тип двигателя: Инжекторный

Re: Плавная регулировка оборотов вентилятора печки

Непрочитанное сообщение Михаил Овечкин » Вт фев 07, 2017 6:39:43

VVB писал(а):

Без обид…

Но ни один довод в полезности данного девайса меня не убедил.

Уменьшение оборотов

уменьшает интенсивность охлаждения, соответственно и возможные последствия…

Так в том то и дело, что мощности радиатора печки в классике, или по крайней мере в моей машине за глаза и за уши. Если сильный мороз, сделай выше обороты, если салон согрелся, то сделай поменьше, что бы не шумело и не дуло сильно жарким воздухом. Во всех иномарках, например у меня еще Рено Логан и Тойота Королла, вентилятор печки работает только на второй и второй скорости и этого достаточно для обогрева салона. Верхние скорости включаются только тогда, когда нужно быстро обогреть стекло и больше они не нужны. Регулятор как раз-то и дает возможность выставить низкие комфортные обороты и их вполне достаточно для обогрева салона в морозы.

Добавлено спустя 1 минуту 22 секунды:

Идея хороша, один из альтернативных вариантов! Но где ссылки и информация по этому устройству? Как оно работает? Частоту меняет плавно или по определенным скоростям?

Михаил Овечкин писал(а):Если выставить нормальную частоту вращения, то оказывается, что исправный вентилятор в классике никакой не шумный, он создает достаточный поток воздуха в данный момент и никак не напрягает ни шумом, ни излишним жарким воздухом.

Как сделать регулятор оборотов коллекторного двигателя?

При использовании электродвигателя в инструментах, одной из серьёзных проблем является регулировка скорости их вращения. Если скорость недостаточно высока, то действие инструмента является недостаточно эффективным.

Если же она излишне высока, то это приводит не только к существенному перерасходу электрической энергии, но и к возможному пережогу инструмента. При слишком высокой скорости вращения, работа инструмента может стать также менее предсказуемой. Как это исправить? Для этой цели принято использовать специальный регулятор скорости вращения. Особенно вас должны интересовать схемы, которые работают без потери мощности

Двигатель для электроинструментов и бытовой техники обычно относится к одному из 2 основных типов:

1. Коллекторные двигатели.
2. Асинхронные двигатели.

В прошлом, вторая из указанных категорий имела наибольшее распространение. Сейчас, примерно 85% двигателей, которые употребляются в электрических инструментах, бытовой или кухонной технике, относятся к коллекторному типу. Объясняется это тем, что они имеют большую степень компактности, они мощнее и процесс управления ими является более простым.

Действие любого электродвигателя построено на очень простом принципе: если между полюсами магнита поместить прямоугольную рамку, которая может вращаться вокруг своей оси, и пустить по ней постоянный ток, то рамка станет поворачиваться. Направление вращения определяется согласно «правилу правой руки».

Эту закономерность можно использовать для работы коллекторного двигателя.

Важным моментом здесь является подключение тока к этой рамке. Поскольку она вращается, для этого используются специальные скользящие контакты. После того, как рамка повернётся на 180 градусов, ток по этим контактам потечёт в обратном направлении. Таким образом, направление вращения останется прежним. При этом, плавного вращения не получится. Для достижения такого эффекта принято использовать несколько десятков рамок.

Устройство

Коллекторный двигатель состоит обычно из ротора (якоря), статора, щёток и тахогенератора:

1. Ротор — это вращающаяся часть, статор — это внешний магнит.
2. Щётки, сделанные из графита – это основная часть скользящих контактов, через которую на вращающийся якорь подаётся напряжение.
3. Тахогенератор – это прибор, который отслеживает характеристики вращения. В случае нарушения равномерности движения, он корректирует поступающее в двигатель напряжение, тем самым делая его более плавным.
4. Статор может содержать не один магнит, а, например, 2 (2 пары полюсов). Также, вместо статических магнитов, здесь могут быть использованы и катушки электромагнитов. Работать такой мотор может как от постоянного, так и от переменного тока.

Простота регулировки скорости коллекторного двигателя определяется тем, что скорость вращения прямо зависит от величины поданного напряжения.

Кроме этого, важной особенностью является то, что ось вращения непосредственно можно присоединять к вращающемуся инструменты без использования промежуточных механизмов.

Если говорить об их классификации, то можно говорить о:

1. Коллекторных двигателях постоянного тока.
2. Коллекторных двигателях переменного тока.

В этом случае, речь идёт о том, каким именно током происходит питание электродвигателей.

Разница состоит в том, как организованы эти подключения.

Тут принято различать:

• Параллельное возбуждение.
• Последовательное возбуждение.
• Параллельно-последовательное возбуждение.

Регулировка

Теперь расскажем о том, как можно регулировать обороты коллекторных двигателей. В связи с тем, что скорость вращения мотора просто зависит от величины подаваемого напряжения, то любые средства регулировки, которые способны выполнять эту функцию для этого вполне пригодны.

Перечислим несколько такого рода вариантов для примера:

1. Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).
2. Заводские платы регулировки, используемые в бытовых приборах (можно использовать в частности те, которые применяются в миксерах или в пылесосах).
3. Кнопки, используемые в конструкции электроинструментах.
4. Бытовые регуляторы освещения с плавным действием.

Однако, все вышеперечисленные способы имеют очень важный изъян. Вместе с уменьшением оборотов, одновременно уменьшается и мощность работы мотора. В некоторых случаях, его можно остановить даже просто рукой. В некоторых случаях, это может быть приемлемо, но большей частью, это является серьёзным препятствием.

Хорошим вариантом является выполнение регулировки оборотов посредством использования тахогенератора. Его обычно устанавливают на заводе. При отклонениях в скорости вращения мотора, через симисторы в мотор передаётся уже откорректированное электропитание, соответствующее требуемой скорости вращения. Если в эту схему встроить регулировку вращения мотора, то потери мощности здесь происходить не будет.

Как это выглядит конструктивно? Наиболее распространены реостатная регулировка вращения, и сделанная на основе использования полупроводников.

В первом случае, речь идёт о переменном сопротивлении с механической регулировкой. Она последовательно подключается к коллекторному электродвигателю. Недостатком является дополнительное выделение тепла и дополнительная трата ресурса аккумулятора. При таком способе регулировк, происходит потеря мощности вращения мотора. Является дешёвым решением. Не применяется для достаточно мощных моторов по упомянутым причинам.

Во втором случае, при использовании полупроводников, происходит управление мотором путём подачи определённых импульсов. Схема может менять длительность таких импульсов, что в свою очередь, меняет скорость вращения без потери мощности.

Как изготовить своими руками?

Существуют различные варианты схем регулировки. Приведём один из них более подробно.

Вот схема его работы:

Первоначально, это устройство было разработана для регулировки коллекторного двигателя на электротранспорте. Речь шла о таком, где напряжение питания составляет 24 В, но эта конструкция применима и для других двигателей.

Слабым местом схемы, которое было определено при испытаниях её работы, является плохая пригодность при очень больших значениях силы тока. Это связано с некоторым замедлением работы транзисторных элементов схемы.

Рекомендуется, чтобы ток составлял не более 70 А. В этой схеме нет защиты по току и по температуре, поэтому рекомендуется встроить амперметр и контролировать силу тока визуально. Частота коммутации составит 5 кГц, она определяется конденсатором C2 ёмкостью 20 нф.

При этом, рекомендуется подобрать величину R1 таким образом, чтобы правильно настроить работу регулятора. С выхода микросхемы, управляющий импульс поступает на двухтактный усилитель на транзисторах КТ815 и КТ816, далее идёт уже на транзисторы.

Печатная плата имеет размер 50 на 50 мм и изготавливается из одностороннего стеклотекстолита:

На этой схеме дополнительно указаны 2 резистора по 45 ом. Это сделано для возможного подключения обычного компьютерного вентилятора для охлаждения прибора. При использовании в качестве нагрузки электродвигателя, необходимо схему заблокировать блокирующим (демпферным) диодом, который по своим характеристикам соответствует удвоенному значению тока нагрузки и удвоенному значению питающего напряжения.

Работа устройства при отсутствии такого диода может привести к поломке вследствие возможного перегрева. При этом, диод нужно будет поместить на теплоотвод. Для этого, можно воспользоваться металлической пластиной, которая имеет площадь 30 см2.

Регулирующие ключи работают так, что потери мощности на них достаточно малы. В оригинальной схеме, был использован стандартный компьютерный вентилятор. Для его подключения использовалось ограничительное сопротивление 100 Ом и напряжение питания 24 В.

Собранное устройство выглядит следующим образом:

При изготовлении силового блока (на нижнем рисунке), провода должны быть присоединены таким образом, чтобы было минимум изгибов тех проводников по которым проходят большие токи.Мы видим, что изготовление такого прибора требует определённых профессиональных знаний и навыков. Возможно, в некоторых случаях имеет смысл воспользоваться покупным устройством.

Критерии выбора и соимость

Для того, чтобы правильно выбрать наиболее подходящий тип регулятора, нужно хорошо представлять себе, какие есть разновидности таких устройств:

1. Различные типы управления. Может быть векторная или скалярная система управления. Первые применяются чаще, а вторые считаются более надёжными.
2. Мощность регулятора должна соответствовать максимально возможной мощности мотора.
3. По напряжению удобно выбирать устройство, имеющее наиболее универсальные свойства.
4. Характеристики по частоте. Регулятор, который вам подходит, должен соответствовать наиболее высокой частоте, которую использует мотор.
5. Другие характеристики. Здесь речь идёт о величине гарантийного срока, размерах и других характеристиках.

В зависимости от назначения и потребительских свойств, цены на регуляторы могут существенно различаться.

Большей частью они находятся в диапазоне примерно от 3,5 тысяч рублей до 9 тысяч: