Как сделать регулятор скорости: изготовление преобразователя своими руками, как правильно подобрать схему на 12В

Использование частотных преобразователей

Преобразователи частоты можно использовать для регулировки скорости вращения электродвигателя, работающего от сети напряжением 220 и 380 вольт. Высокотехнологичные электронные устройства позволяют плавно регулировать скорость вращения электродвигателя за счет изменения частоты и амплитуды сигнала.

Такие преобразователи основаны на мощных полупроводниковых транзисторах с модуляторами широких импульсов.

Инверторы, использующие правильный блок управления на микроконтроллере, позволяют плавно изменять скорость вращения двигателя.

Высокотехнологичные преобразователи частоты применяются в сложных и нагруженных механизмах. Современные частотные регуляторы имеют одновременно несколько степеней защиты, в том числе нагрузку, показатель напряжения тока и другие характеристики. Некоторые модели питаются от однофазного напряжения 220 вольт и могут преобразовывать напряжение в трехфазное 380 вольт. Использование таких преобразователей позволяет использовать асинхронные электродвигатели в домашних условиях без применения сложных схем подключения.

Частота вращения

Частота вращения АДКР (Н) рассчитывается по формуле: 60F (частота напряжения в сети) / p (число пар полюсов статора, измеряемое в об/мин).

Обычно характеристики указаны на корпусе мотора. Если по каким-то причинам такой информации нет, количество оборотов рассчитывается по другим критериям:

• количество катушек;
• учитывать диаметральный шаг намотки;
• число полюсов в сердечнике статора.

• Фейсбук
• Google+
• Учиться
• Блогер

Типы регулировки

Вариантов регулировки скорости довольно много. Вот наиболее важные из них:

• Блок питания с регулировкой выходного напряжения.
• Заводские тюнинговые агрегаты, которые изначально идут с электродвигателем.
• Кнопочные регуляторы и стандартные регуляторы, которые просто ограничивают напряжение.

Эти типы регулировок плохи тем, что при уменьшении или увеличении напряжения увеличивается и мощность. В некоторых электроинструментах это допустимо, но как показывает практика, в большинстве случаев это недопустимо из-за резкого падения мощности и, соответственно, КПД.

Наиболее приемлемым вариантом будет регулятор на основе симистора или тиристора. Такой регулятор не только не снижает мощность при падении напряжения, но и обеспечивает более плавный пуск и регулировку оборотов. К тому же такое обустройство можно сделать своими руками. Ниже показан регулятор скорости с текущим обслуживанием. Схема собрана на базе симистора ВТА 41 800 В.

Все классификации электрических элементов указаны на схеме. Это схема после сборки, работает достаточно стабильно и обеспечивает плавную регулировку коллекторного двигателя. При снижении выходного напряжения мощность не падает, что является весомым плюсом.

При желании можно собрать регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В своими руками. Эта схема собрана на основе симистора БТА26-600, который предварительно необходимо установить на радиатор, так как этот элемент довольно сильно нагревается под нагрузкой.

К готовой схеме можно подключить электродвигатель, мощность которого не превышает 4 кВт.

Форма выглядит так.

Она успешно справится с наладкой таких электроинструментов, как дрель, болгарка, циркулярная пила, электролобзик. При желании можно использовать схему как регулятор тока для ТЭНов, ТЭНов и как диммер. К недостаткам можно отнести невозможность регулировки мощности устройств, питающихся от постоянного тока.

Простейший вариант

Самый простой способ изменить скорость двигателя постоянного тока. Они меняются простым изменением напряжения питания. И неважно где: на якоре или на возбуждении, но это касается только маломощных машин с минимальной нагрузкой. В основном регулирование скорости осуществляется по цепи якоря. Также здесь возможно реостатное управление, если мощность двигателя небольшая, или имеется достаточно мощный реостат.

Это самый неэкономный вариант. Механические свойства двигателя с независимым возбуждением наиболее неблагоприятны из-за больших потерь, приводящих к падению механической мощности, КПД.

Другой возможностью является введение реостата в обмотку возбуждения. Рассматривая характеристики двигателя с независимым возбуждением, мы увидим, что регулирование скорости вращения возможно только в сторону увеличения скорости. Это происходит из-за насыщения обмотки.

Поэтому реостатное регулирование скорости вращения устройства автономного возбуждения оправдано в системах с минимальной нагрузкой. Лучше всего, когда работа с таким включением будет периодической.

Читайте также: Редукция газа: виды и устройство регуляторов давления пропана

Применение электронных регуляторов

Применение мощных асинхронных двигателей невозможно без использования подходящих регуляторов скорости. Такие преобразователи используются для следующих целей:

• Ступенчатое ускорение и возможность снижения частоты вращения двигателя при уменьшенной нагрузке снижают потребление энергии. Использование преобразователей частоты с мощными асинхронными двигателями позволяет вдвое сократить расходы на электроэнергию.
• 
  Защита электронных механизмов. Преобразователи частоты позволяют контролировать давление, температуру и ряд других параметров. При использовании двигателя в качестве помпового в емкость, в которую закачивается жидкость или воздух, может быть установлен датчик давления, отвечающий за управление механизмом и предотвращение выхода из строя.
• Обеспечьте плавный пуск. При пуске электродвигателя, когда двигатель сразу начинает работать на максимальной скорости, на привод оказывается повышенная нагрузка. Использование регулятора скорости обеспечивает плавный пуск, что гарантирует максимальную долговечность привода и отсутствие его серьезных повреждений.
• Снижаются затраты на техническое обслуживание насосов и самих силовых агрегатов. Наличие регуляторов скорости снижает риск поломки отдельных механизмов и всего привода.

Рабочая схема, используемая преобразователями частоты, аналогична большинству бытовых приборов. Подобные устройства также используются в сварочных аппаратах, ИБП, блоках питания ПК и ноутбуков, стабилизаторах напряжения, зажигалках, а также в мониторах и ЖК-телевизорах.

Несмотря на кажущуюся сложность схемы, сделать регулятор скорости электродвигателя на 220 В будет совсем несложно.

Способы изменения оборотов двигателя

Регулируя скорость трехфазного электродвигателя, применяемого в подъемно-транспортных машинах и оборудовании, можно точно и плавно добиться необходимых режимов работы, что далеко не всегда возможно, например, за счет механических коробок передач. На практике для коррекции скорости вращения используется семь основных методов, которые делятся на два ключевых направления:

1. Изменение скорости магнитного поля в статоре. Это достигается регулированием частоты, изменением числа пар полюсов или коррекцией напряжения. Следует добавить, что эти методы применимы к электродвигателям с короткозамкнутым ротором,
2. Изменить количество скольжения. Этот параметр можно корректировать за счет напряжения питания, подключения дополнительного сопротивления в электрическую цепь ротора, применения вентильного каскада или двойного питания. Используется для моделей с фазным ротором.

Наиболее распространены методы регулирования напряжения и частоты (за счет применения преобразователей), а также изменение числа пар полюсов (реализуется путем организации дополнительной обмотки с возможностью коммутации).

Регулятор оборотов электродвигателя 220в

Его можно сделать совершенно самостоятельно, но для этого нужно изучить все возможные технические особенности устройства. По конструкции можно выделить сразу несколько вариантов основных деталей. Фактически:

1. Сам двигатель.
2. Микроконтроллерная система управления блоком преобразования.
3. Приводы и механические детали, связанные с работой системы.

Непосредственно перед запуском устройства, после подачи на обмотки определенного напряжения, начинается процесс вращения двигателя с показателем максимальной мощности. Именно эта особенность будет отличать асинхронные устройства от других типов. Кроме того, происходит добавление нагрузки от механизмов, приводящих устройство в движение. В конечном итоге в начальной фазе работы устройства мощность, как и потребляемая мощность, увеличивается только до максимальной отметки.

В это время происходит процесс выделения наибольшего количества тепла. Перегрев происходит как в обмотках, так и в проводах. Использование частичного преобразования поможет предотвратить это. Если установить плавный пуск, то двигатель начнет разгоняться не в первый момент работы (который тоже может регулироваться аппаратурой и может быть не 1500 об/мин, а только 1000) в течение следующих 10 секунд (при этом , за каждую секунду аппарат будет прибавлять по 100-150 оборотов). В это время процесс нагрузки на все механизмы и провода начинает замедляться в несколько раз.

Как сделать регулятор своими руками

Можно совершенно самостоятельно сделать регулятор скорости двигателя примерно на 12 В. Для этого следует использовать переключатель с несколькими положениями одновременно, а также специальный провод сопротивления. С помощью последнего изменяется уровень питающего напряжения (а вместе с ним и показатель скорости). Те же системы можно использовать для выполнения асинхронных движений, но они будут менее эффективны.

Много лет назад широко применялись механические регуляторы – они строились на базе зубчатых передач или их вариаторов. Но такие устройства считались ненадежными. Электронные средства работали в несколько раз лучше, так как были не такими большими и позволяли более точную настройку станции.

Для изготовления регулятора оборотов двигателя стоит использовать сразу несколько узлов, которые можно либо приобрести в любом строительном магазине, либо снять со старых стоковых узлов. Для завершения процесса регулировки стоит включить в схему специальный переменный резистор. С его помощью происходит процесс изменения амплитуды сигнала, поступающего на резистор.

Внедрение системы управления

Чтобы значительно повысить производительность даже самого простого оборудования, стоит подключить к схеме управления скоростью двигателя микроконтроллер. Для этого следует выбрать процессор, имеющий соответствующее количество входов и соответственно выходов: для подключения датчиков, кнопок, а также специальных электронных ключей.

Для проведения экспериментов стоит использовать специальный микроконтроллер AtMega 128 — это самый простой в использовании и широко используемый контроллер. В бесплатном использовании можно найти большое количество схем с приложением. Чтобы устройство правильно выполняло свою работу, стоит прописать в нем определенный алгоритм действий — реакции на определенные движения. Например, при достижении температуры 60 градусов Цельсия (измерение будет отмечено на графике самого прибора) прибор должен автоматически отключиться.

Принцип работы устройства

Принцип работы и конструкция регулятора оборотов двигателя просты, поэтому их вполне возможно осуществить самостоятельно после изучения технических моментов. Конструктивно можно выделить несколько основных узлов, из которых состоят регуляторы вращения:

• 
  Электродвигатель.
• Блок преобразователя и схема управления микроконтроллера.
• Механизмы и приводы.

Отличием асинхронных двигателей от стандартных приводов является вращение ротора с максимальной мощностью при подаче напряжения на обмотку трансформатора. На начальном этапе показатели потребляемого тока и мощности двигателя увеличиваются до максимума, что приводит к значительной нагрузке на накопитель и его быстрому выходу из строя.

При запуске двигателя на максимальных оборотах выделяется большое количество тепла, что приводит к перегреву трансмиссии, обмотки и других элементов привода. Благодаря использованию частотного преобразователя можно плавно разгонять двигатель, что предотвращает перегрев и другие проблемы с устройством. С помощью преобразователя частоты электродвигатель можно запустить со скоростью 1000 об/мин, а затем обеспечить плавный разгон при добавлении 100-200 оборотов двигателя каждые 10 секунд.

Регулятор оборотов коллекторного двигателя 220В

Простейший регулятор скорости в случае коллекторного двигателя переменного тока 220 В будет выглядеть так:

Принцип работы основан на изменении длительности (времени жизни) поступающих импульсов фазы переменного тока обмоток двигателя.

• Задает параметр ШИМ-контроллера U2008. Сигнал, поступающий с восьмого канала микросхемы, открывает тиристор Th1, позволяя току питать двигатель.
• Длительность импульса электронного тока задается переменным резистором Р2, с которого сигнал поступает на третий контакт управления ШИМ.
• Собранную схему настраивать не нужно, достаточно сделать небольшую корректировку в конце установки.

Осуществляется следующим образом: регулятор Р2 переводят в крайнее положение (наименьшее сопротивление), а Р1 качают до уровня, когда двигатель достигает максимальных оборотов.

Подключение

Способ подключения регулятора оборотов двигателя зависит от его типа и принципа действия. Поэтому в качестве примера разберем один из самых распространенных регуляторов частоты, применяемых в самых разных областях.

Перед подключением обязательно прочтите заводскую схему подключения. Как правило, это можно увидеть на самом регуляторе скорости, либо в паспорте устройства:

Схема подключения элементов управления

Кроме того, с помощью распиновки можно определить количество контактов, которые будут использоваться для подключения контроллера мотора к сети. В нашем примере рассмотрим случай, когда используется трехпроводная система, а значит нужна фаза, нейтраль и земля. На задней панели регулятора эти два выхода AC и FG:

Распиновка регулятора

Затем нужно сверить цветовую маркировку разъема со схемой выше и сравнить ее со всеми элементами электродвигателя, которые будут подключаться в вашем случае. Если какие-то выводы избыточны, их можно укоротить, как показано на рисунке выше.

Проверить цветовое кодирование

Если все выводы регулятора соответствуют выводам электродвигателя, можно подключать их друг к другу и к сети. Схема регулятора оборотов однофазного асинхронного двигателя на транзисторе D209L

Виды и критерии выбора

Чтобы выбрать регулятор, нужно ориентироваться на определенные характеристики для конкретного случая. Среди всех критериев можно выбрать следующие:

1. 
   По типу управления. Для коллекторных двигателей применяют регуляторы с векторной или скалярной системой управления.
2. Мощность – главный параметр, на который нужно опираться.
3. Группа U.
4. По частотному диапазону. Необходимо подобрать модель, отвечающую требованиям пользователя для конкретного случая.
5. Прочие характеристики, куда входит гарантия, габариты, комплектация.

Кроме того, регулятор выбирается мощнее самого электродвигателя по формуле: Prereg = 1,3 * Pmotor (Prereg, Pmotor — мощность регулятора и двигателя соответственно). Его нужно выбирать для разных U-диапазонов, так как немаловажную роль играет универсальность.

Устройство на тиристорах

В этой модели, показанной на схеме 1, используются 2 тиристора, включенных встречно-параллельно, хотя их можно заменить симистором.

Схема 1 — Тиристорное регулирование скорости коллекторного двигателя без потери тока.

Эта схема регулирует открыванием или закрыванием тиристоров (симисторов) при фазовом переходе через нейтраль. Для правильного управления коллекторным двигателем используются следующие методы модификации схемы 1:

1. Монтаж защитных цепей LRC, состоящих из конденсаторов, резисторов и дросселей.
2. Добавляет емкость на входе.
3. Применение тиристоров или симисторов, ток которых превышает номинальное значение тока двигателя в пределах от 3..8 раз.

Этот тип регулятора имеет свои преимущества и недостатки. К первым можно отнести невысокую цену, малый вес и габариты. Второй должен содержать следующее:

• применение для маломощных двигателей;
• в двигателе присутствует шум и рывки;
• при использовании схемы симисторов на двигатель попадает постоянное U.

Этот тип регулятора устанавливается в вентиляторах, кондиционерах, стиральных машинах и электродрелях. Со своей задачей справляется хорошо, несмотря на недостатки.

Транзисторный тип

Другое название регулятора транзисторного типа – автотрансформатор или ШИМ-регулятор (схема 2). Он изменяет значение U по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) с помощью выходного каскада на IGBT-транзисторах.

Схема 2 — Транзисторный ШИМ-регулятор скорости.

Переключение транзисторов происходит с высокой частотой, благодаря чему можно изменять ширину импульса. Следовательно, изменится и значение U. Чем длиннее импульс и короче пауза, тем выше значение U и наоборот. Положительные стороны использования этого варианта заключаются в следующем:

1. Небольшой вес устройства при небольших габаритах.
2. Достаточно низкая стоимость.
3. Нет шума на низких оборотах.
4. Контролируется низкими значениями U (0..12 В).

Главный недостаток приложения в том, что расстояние до электродвигателя не должно быть более 4 метров.

Регулирование за счет частоты

Широкое распространение получило регулирование скорости двигателей различных типов за счет частоты. Преобразование частоты занимает лидирующие позиции на рынке регуляторов скорости и устройств плавного пуска. Благодаря своей универсальности можно влиять на мощность, производительность и скорость любого устройства с электродвигателем. Эти устройства используются для однофазных и трехфазных двигателей. Применяются следующие типы преобразователей частоты:

1. Специализированная однофазная.
2. Трехфазный без конденсатора.

Для регулирования скорости используется конденсатор, подключенный к обмоткам однофазного двигателя (схема 3). Этот преобразователь частоты (ПЧ) имеет емкостное сопротивление R, которое зависит от частоты протекающего переменного тока. Выходной каскад такого преобразователя выполнен на IGBT-транзисторах.

Схема 3 — Частотный регулятор скорости.

Специализированный инвертор имеет свои преимущества и недостатки. Преимущества следующие:

1. Управление артериальным давлением без вмешательства человека.
2. Стабильность.
3. Дополнительные функции.

Возможно управление работой электродвигателя при определенных условиях, а также защита от перегрузок и токов короткого замыкания. Кроме того, есть возможность расширить функционал за счет подключения цифровых датчиков, контроля рабочих параметров и использования ПИД-регулятора. К недостаткам можно отнести ограничения в частотном регулировании и достаточно высокую стоимость.

Для трехфазных АД применяют также частотные регуляторы (схема 4). Регулятор имеет на выходе три фазы для подключения электродвигателя.

Форма 4 — ПЧ для трехфазного двигателя.

Этот вариант также имеет свои сильные и слабые стороны. К первому относятся: низкая цена, выбор мощности, широкий диапазон частотного регулирования, а также все преимущества однофазных преобразователей частоты. Среди всех отрицательных сторон можно выделить самые главные: предварительная селекция и нагрев при пуске.

Изготовление самодельных реле

Не составит труда изготовить самодельный регулятор скорости электродвигателя на 12 В. Чтобы это работало, вам нужно следующее:

• Проволочные резисторы.
• Многопозиционный переключатель.
• Блок управления и реле.

Использование проволочных резисторов позволяет изменять напряжение питания и скорость двигателя соответственно. Такой регулятор обеспечивает ступенчатое ускорение двигателя, имеет простую конструкцию и может быть выполнен даже начинающими радиолюбителями. Такие простые самодельные шаговые регуляторы можно использовать с асинхронными и контакторными двигателями.

Принцип работы самодельного преобразователя:

1. Сетевой ток поступает на конденсатор.
2. Используемый конденсатор полностью заряжен.
3. 
   Нагрузка передается на резистор и нижний кабель.
4. Электрод тиристора, подключенный к положительному выводу конденсатора, получает нагрузку.
5. Передается заряд напряжения.
6. происходит открытие второго полупроводника.
7. Тиристор пропускает нагрузку, полученную от конденсатора.
8. Конденсатор полностью разряжается, после чего полупериод повторяется.

В прошлом наиболее популярными были механические регуляторы на основе вариатора или шестеренчатого привода. Однако они не отличались должной надежностью и часто выходили из строя.

Самодельные электронные регуляторы зарекомендовали себя с лучшей стороны. В них используется принцип изменения ступеней или равномерного напряжения, они долговечны, надежны, имеют компактные размеры и обеспечивают возможность точной настройки работы привода.

Дополнительное использование симисторов и подобных устройств в схемах электронных регуляторов позволяет обеспечить плавное изменение напряжения, соответственно, электродвигатель будет правильно набирать обороты и постепенно выходить на максимальную мощность.

Для обеспечения качественной регулировки в схему включены переменные резисторы, которые изменяют амплитуду поступающего сигнала, обеспечивая плавное или ступенчатое изменение числа оборотов.

 Печатная плата

Для изготовления платы я сначала вырезаю из картона шаблон, чтобы не ошибиться в размерах, а затем подгоняю готовую плату напильником:
По шаблону вырезал ножницами по металлу плату текстолита:
Рисую доску вручную по трафарету с помощью трафарета, предварительно нанеся точки в местах будущих отверстий самодельным кернером от резака.

Следы нарисовал сам с помощью «дорожного пера» из стержня, вытянутого из ручки с пипеткой, очень удобно (не разбивается, как стеклянная пипетка). Готовые дорожки «запекаю» газовой горелкой: опытным путем обнаружил, что мой цапонлак от такой шоковой сушки вообще становится «дубовым», что подходит для моей техники травления, которая описана ниже. Процесс обжарки»:
Важно: если при «прожиге» на меди остались отпечатки пальцев/грязь, они останутся на протравленной плате. Поэтому чистый текстолит заклеиваю скотчем на время резки/штамповки и отклеиваю только когда рисую дорожки.

Принцип работы и число оборотов асинхронных двигателей

Рассмотрим эту проблему на примере АДКР, как наиболее распространенного типа электродвигателя в подъемно-транспортном и технологическом оборудовании. Сетевое напряжение подается на обмотку статора, где каждая из трех фаз геометрически смещена на 120°. После подачи напряжения создается магнитное поле, которое за счет индукции создает ЭДС и ток в обмотках ротора. Последнее вызывает электромагнитные силы, заставляющие ротор вращаться. Еще одной причиной, почему все это происходит, а именно возникает ЭДС, является разница в скорости вращения статора и ротора.

Одной из ключевых характеристик любого ADCR является скорость вращения, расчет которой может производиться по следующим условиям:

n = 60f/p, об/мин

где f — частота сетевого напряжения, Гц, p — число пар полюсов статора.

Все технические характеристики указаны на металлической табличке, прикрепленной к корпусу. Но если он по каким-то причинам отсутствует, вам придется вручную определять количество оборотов по косвенным показателям. Как правило, используются три основных метода:

• Расчет количества витков. Полученное значение сравнивается с действующими стандартами на напряжение 220 и 380В (см таблицу ниже),

• При расчете оборотов учитывается диаметральный шаг обмотки. Для определения используется формула вида:

2р = Z1/у,

где 2p — количество полюсов, Z1 — количество пазов в сердечнике статора, y — собственно шаг обмотки.

Стандартные обороты:

• Расчет количества полюсов на сердечнике статора. Используются математические формулы, учитывающие геометрические параметры изделия:

2p = 0,35Z1b/ч или 2p = 0,5Di/ч,

где 2р — число полюсов, Z1 — число пазов в статоре, b — ширина зуба, см, h — высота гребня, см, Di — внутренний диаметр, образованный зубьями сердечника, см.

После этого по полученным данным и магнитной индукции необходимо определить число оборотов, которое сравнивают с паспортными данными двигателей.

Схема на ШИМ-транзисторе

Регулировать скорость вращения вала маломощных электродвигателей можно с помощью шинного транзистора и последовательного соединения резисторов в источнике питания. Этот вариант прост в реализации, но имеет низкий КПД и не позволяет плавно изменять обороты двигателя. Не составит особого труда изготовить регулятор скорости коллекторного двигателя на 220 В на ШИМ транзисторе своими руками.

Принцип работы регулятора на транзисторе:

• Используемые сегодня шинные транзисторы имеют генератор пилообразного напряжения с частотой 150 Герц.
• В качестве компараторов используются операционные усилители.
• Изменение скорости вращения осуществляется за счет наличия переменного резистора, регулирующего длительность импульсов.

Транзисторы имеют ровную постоянную амплитуду импульсов, идентичную амплитуде питающего напряжения. Это позволяет регулировать скорость двигателя 220 В и поддерживать работу устройства даже при подаче минимального напряжения на обмотку трансформатора.

Благодаря возможности подключения микроконтроллера к ШИМ-транзистору можно автоматически задавать и регулировать работу электропривода. Такие конструкции преобразователей могут иметь дополнительные компоненты, расширяющие функциональные возможности преобразователя частоты, и обеспечивающие работу в полностью автоматическом режиме.

Регуляторы мощности постоянного тока

Иногда возникает необходимость отрегулировать скорость коллекторного двигателя постоянного тока.

Если потребитель не имеет большой мощности, можно последовательно подключить переменный резистор, но тогда КПД такого регулятора резко упадет. Существуют схемы, с помощью которых можно достаточно плавно регулировать скорость без снижения КПД. Такой регулятор подходит для изменения яркости различных ламп, напряжение питания не превышает 12 В. Эта схема также выполняет функцию стабилизатора скорости, при изменении механической нагрузки на вал скорость остается неизменной.

Данная схема регулятора скорости двигателя постоянного тока на 12В вполне пригодна для регулирования и стабилизации скорости двигателей с током не более 5 А. Данная схема включает в себя драйвер на биполярных транзисторах и таймер 7555, что обеспечивает стабильную работу и плавную регулировку скорости. Цена на запчасти достаточно низкая, и это несомненный плюс. Также можно своими руками собрать регулятор скорости электродвигателя на 12 В.

Методы настройки оборотов

Для предотвращения негативного воздействия при пуске необходимо снизить скорость вращения электродвигателя 220 В или 380 В. Добиться этой цели можно несколькими способами:

1. Изменение значения R цепи ротора.
2. Измените U в обмотке статора.
3. Изменение частоты U.
4. Поменять полюса.

При изменении R-величины роторной части с помощью дополнительных резисторов это приводит к уменьшению скорости вращения, но в результате снижается мощность. Следовательно, есть значительные потери электроэнергии. Этот тип регулирования следует использовать для фазного ротора.

Изменяя значения U на обмотке статора, возможно механическое или электрическое управление частотой вращения ротора. В этом случае используется регулятор U. При использовании этого метода его можно использовать только с нагрузкой типа вентилятора (например, регулятор скорости вращения вентилятора 220 В). Для всех остальных случаев используются трехфазные автоматические трансформаторы, позволяющие плавно изменять номиналы U или тиристорные регуляторы.

На основании формулы зависимости скорости вращения от частоты питающей сети U можно управлять числом оборотов ротора. Частота вращающегося магнитного поля статора рассчитывается по формуле: Nст = 60*f/p (f — частота сетевого тока, p — число пар полюсов). Этот метод позволяет плавно регулировать скорость вращения роторной части. Для достижения высокого КПД нужно изменить частоту и U. Этот способ оптимален для двигателей с короткозамкнутым ротором, так как потери мощности минимальны. Существует два метода изменения количества пар полюсов:

1. В статоре (в пазах) нужно поставить 2 обмотки с разным номером р.
2. Обмотка состоит из двух частей, соединенных параллельно или последовательно.

Основным недостатком этого способа является сохранение ступенчатого характера изменения частоты электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Назначение

Технически регулятор частоты вращения двигателя предназначен для изменения количества оборотов вала в единицу времени. В фазе разгона регулировка частоты обеспечивает более плавный ход работы, меньшие токи и т д. В некоторых технологических процессах необходимо снизить скорость работы оборудования регулятором скорости, изменить подачу или впрыск сырья и т д

Но на практике этот вариант может служить и другим целям:

• Экономит энергозатраты – позволяет снизить потери при пуске и остановке вращения двигателя, переключении скоростей или регулировке тяги. Особенно это актуально для часто запускаемых электродвигателей, использующих кратковременные режимы работы.
• Контроль температурных режимов, значений давления без установления обратной связи с рабочим органом или с ним в асинхронных электродвигателях.
• Плавный пуск — предотвращает скачки напряжения в момент включения, особенно актуально для асинхронных двигателей с большой нагрузкой на валу. Это приводит к значительному снижению токовых нагрузок на сеть и исключает ложные срабатывания средств защиты.
• Поддерживать скорость трехфазных электродвигателей на необходимом уровне. Фактически для точных технологических операций, где качество производства из-за колебаний питающего напряжения может быть нарушено или на вал действует другая сила.
• Регулировка скорости двигателя от 0 до максимальной или от другой базовой скорости.
• Обеспечьте достаточный крутящий момент на малых скоростях электрической машины.

Регулирование напряжением

Регулирование скорости таким способом связано с изменением так называемого скольжения двигателя — разности между скоростью вращения магнитного поля, создаваемого неподвижным статором двигателя и его подвижным ротором:

n1 – скорость вращения магнитного поля

n2 — частота вращения ротора

При этом обязательно выделяется энергия измельчения – из-за этого больше нагреваются обмотки двигателя.

Этот метод имеет небольшой диапазон регулирования, примерно 2:1, а также может выполняться только в сторону понижения, то есть за счет снижения напряжения питания.

При такой регулировке скорости необходимо устанавливать двигатели увеличенного размера.

Но, несмотря на это, этот способ довольно часто применяется для двигателей малой мощности с вентиляторными нагрузками.

На практике для этого регуляторами используются различные механизмы.

Автотрансформаторное регулирование напряжения

Автотрансформатор — это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков. При этом гальваническая развязка от сети отсутствует, но в данном случае она и не нужна, поэтому достигается экономия за счет отсутствия вторичной обмотки.

На схеме показаны автотрансформатор Т1, выключатель SW1, на который поступают розетки с разным напряжением, и двигатель М1.

Регулировка осуществляется ступенчато, обычно используется не более 5 ступеней регулировки.

Преимущества такого расположения:

• неискаженное выходное напряжение (чистая синусоида)
• хорошая перегрузочная способность трансформатора

Ошибка:

• большой вес и габариты трансформатора (в зависимости от мощности двигателя нагрузки)
• все недостатки, присущие регулировке напряжения

В цепи якоря

Это лучший способ управления скоростью двигателя с независимым возбуждением. Скорость вращения прямо пропорциональна приложенному к якорю напряжению. Механические свойства не меняют угол наклона, а движутся параллельно друг другу.

Для реализации этой схемы необходимо подключить цепь якоря к источнику напряжения, которое можно изменять.

Это возможно в электрических машинах малой или средней мощности. Рекомендуется подключать двигатель большой мощности к цепи с независимым генератором напряжения возбуждения.

В качестве привода генератора используется обычный трехфазный асинхронник. Для снижения скорости достаточно понизить напряжение на якоре. Меняется от номинального в меньшую сторону. Такая схема называется «мотор-генератор». Это позволяет изменять параметры двигателя 220v.

Для низкого напряжения

Управление 12-вольтовыми устройствами проще из-за более низкого напряжения и, как следствие, более доступных частей. Вариантов таких расстановок множество, поэтому важно понимать сам принцип.

Такой мотор имеет ротор, щеточный механизм и магниты. На выходе у него всего два провода, по ним идет управление скоростью. Питание может быть 12, 24, 36в или другое. Что нужно, так это изменить его. Лучше, когда вы находитесь в диапазоне от нуля до максимума. В более простых вариантах 12-0в не подойдет, другие варианты дают такую ​​возможность.

Кто-то паяет радиоэлементы методом поверхностного монтажа, кто-то собирает печатную плату — это уже зависит от желания и возможностей каждого человека.

Этот вариант подходит, если точность не важна: например, вентилятор. Напряжение меняется от 0 до 12 вольт, пропорционально изменяется крутящий момент.

Другой вариант — со стабилизацией скорости вне зависимости от нагрузки на ось.

Питание 12 вольт, схема очень простая. Мотор плавно набирает обороты, а также плавно их тормозит, так как выходное напряжение колеблется в пределах 12-0v. В результате крутящий момент может быть снижен практически до нуля. Если потенциометр поворачивается в противоположном направлении, двигатель также постепенно набирает скорость до максимальной. Микросхема очень распространена, так же подробно описаны ее характеристики. Еда 12-18 лет.

Есть еще вариант, только это уже не на 12, а на питание 24в.

Двигатель постоянного тока, питание — переменное, так как это диодный мост. При желании можно отказаться от моста и запитать его константой от своего блока питания.