Urob si svojpomocne elektronický regulátor otáčok pre spaľovacie motory. Regulátor otáčok motora kolektora: zariadenie a výroba pre domácich majstrov

Kvalitný a spoľahlivý regulátor otáčok pre jednofázové kolektorové motory je možné vyrobiť na bežných dieloch už za 1 večer. Tento obvod má zabudovaný modul detekcie preťaženia, poskytuje mäkký štart riadeného motora a stabilizátor otáčok motora. Takáto jednotka pracuje s napätím 220 aj 110 voltov.

Technické parametre regulátora

• napájacie napätie: 230 voltov AC
• rozsah ovládania: 5…99%
• záťažové napätie: 230 V / 12 A (2,5 kW s chladičom)
• maximálny výkon bez chladiča 300 W
• slabý hluk
• stabilizácia rýchlosti
• mäkký štart
• rozmery dosky: 50×60 mm

schému zapojenia

Schéma ovládača motora na triaku a U2008

Obvod modulu riadiaceho systému je založený na generátore impulzov PWM a riadiacom triaku motora - klasický návrh obvodu pre takéto zariadenia. Prvky D1 a R1 zabezpečujú, že napájacie napätie je obmedzené na hodnotu mikroobvodu generátora, ktorá je bezpečná pre napájanie. Kondenzátor C1 je zodpovedný za filtrovanie napájacieho napätia. Prvky R3, R5 a P1 sú delič napätia s možnosťou jeho regulácie, ktorý slúži na nastavenie množstva dodávaného výkonu do záťaže. Vďaka použitiu odporu R2, ktorý je priamo zahrnutý vo vstupnom obvode do m/s fázy, sú vnútorné jednotky synchronizované s triakom VT139.

Vytlačená obvodová doska

Nasledujúci obrázok znázorňuje rozmiestnenie prvkov na doske plošných spojov. Pri inštalácii a uvádzaní do prevádzky je potrebné dbať na zabezpečenie bezpečných prevádzkových podmienok - regulátor je napájaný zo siete 220V a jeho prvky sú priamo spojené s fázou.

Zvýšenie výkonu regulátora

V testovacom prípade bol použitý triak BT138/800 s maximálnym prúdom 12 A, ktorý umožňuje ovládať záťaž nad 2 kW. Ak je potrebné regulovať ešte vyššie prúdy záťaže, odporúčame inštalovať tyristor mimo dosky na veľký radiátor. Mali by ste tiež pamätať na výber správnej poistky FUSE v závislosti od zaťaženia.

Okrem ovládania otáčok elektromotorov môžete použiť obvod na nastavenie jasu lámp bez akýchkoľvek zmien.

Tento domáci obvod môže byť použitý ako regulátor otáčok pre 12V DC motor do 5A alebo ako stmievač pre 12V halogénové a LED žiarovky do 50W. Riadenie sa vykonáva pomocou modulácie šírky impulzov (PWM) pri frekvencii opakovania impulzov asi 200 Hz. Prirodzene, frekvenciu je možné v prípade potreby zmeniť voľbou pre maximálnu stabilitu a účinnosť.

Väčšina z týchto návrhov bude veľa. Tu uvádzame pokročilejšiu verziu, ktorá využíva časovač 7555, bipolárny tranzistorový budič a výkonný MOSFET. Tento obvod poskytuje vylepšenú reguláciu rýchlosti a funguje v širokom rozsahu zaťaženia. Toto je skutočne veľmi efektívny obvod a náklady na jeho časti pri nákupe na vlastnú montáž sú pomerne nízke.

Obvod používa časovač 7555 na vytvorenie premenlivej šírky impulzu okolo 200 Hz. Riadi tranzistor Q3 (cez tranzistory Q1 - Q2), ktorý riadi otáčky elektromotora alebo svetiel.

Existuje mnoho použití pre tento obvod, ktorý bude napájaný 12V: elektromotory, ventilátory alebo lampy. Môže byť použitý v autách, lodiach a elektrických vozidlách, modelových železniciach atď.

Bezpečne sa sem dajú pripojiť aj 12 V LED svietidlá, napríklad LED pásiky. Každý vie, že LED žiarovky sú oveľa efektívnejšie ako halogénové alebo žiarovky, vydržia oveľa dlhšie. A ak je to potrebné, napájajte regulátor PWM z 24 alebo viac voltov, pretože samotný mikroobvod s vyrovnávacím stupňom má stabilizátor výkonu.

Hladký chod motora bez trhania a prepätia je kľúčom k jeho odolnosti. Na ovládanie týchto indikátorov slúži regulátor otáčok elektromotora na 220V, 12V a 24V, všetky tieto frekvenčné meniče je možné vyrobiť ručne alebo si môžete kúpiť hotovú jednotku.

Prečo potrebujete regulátor rýchlosti

Regulátor otáčok motora, frekvenčný menič je výkonné tranzistorové zariadenie, ktoré je potrebné na invertovanie napätia, ako aj na zabezpečenie plynulého zastavenia a rozbehu asynchrónneho motora pomocou PWM. PWM - širokopulzné riadenie elektrických zariadení. Používa sa na vytvorenie špecifickej sínusoidy striedavého a jednosmerného prúdu.

Foto - výkonný regulátor pre asynchrónny motor

Najjednoduchším príkladom meniča je bežný regulátor napätia. Ale diskutované zariadenie má oveľa väčší rozsah práce a výkonu.

Frekvenčné meniče sa používajú v akomkoľvek zariadení, ktoré je napájané elektrickou energiou. ESC poskytujú extrémne presné ovládanie elektrického motora, takže otáčky motora možno meniť smerom nahor alebo nadol, udržujú otáčky na požadovanej úrovni a chránia prístroje pred otáčkami. Elektromotor v tomto prípade využíva iba energiu potrebnú na prevádzku, namiesto toho, aby bežal na plný výkon.

Foto - Regulátor otáčok jednosmerného motora

Prečo potrebujete regulátor otáčok pre asynchrónny elektromotor:

1. Na úsporu elektriny. Ovládaním otáčok motora, plynulosti jeho spustenia a zastavenia, sily a frekvencie otáčok môžete dosiahnuť výrazné úspory osobných prostriedkov. Napríklad zníženie rýchlosti o 20 % môže viesť k úspore energie až 50 %.
2. Frekvenčný menič možno použiť na riadenie procesnej teploty, tlaku alebo bez samostatného regulátora;
3. Na mäkký štart nie je potrebný žiadny ďalší ovládač;
4. Výrazne znížené náklady na údržbu.

Zariadenie sa často používa pre zvárací stroj (hlavne pre poloautomatické zariadenia), elektrický sporák, množstvo domácich spotrebičov (vysávač, šijací stroj, rádio, práčka), domáce kúrenie, rôzne modely lodí atď.

Foto - PWM regulátor otáčok

Princíp činnosti regulátora rýchlosti

Regulátor rýchlosti je zariadenie pozostávajúce z nasledujúcich troch hlavných podsystémov:

1. AC motor;
2. Hlavný ovládač pohonu;
3. Pohon a prídavné diely.

Keď sa AC motor spustí na plný výkon, prúd sa prenáša s plným výkonom záťaže, to sa opakuje 7-8 krát. Tento prúd ohýba vinutia motora a vytvára teplo, ktoré sa bude dlho uvoľňovať. To môže výrazne znížiť životnosť motora. Inými slovami, konvertor je druh krokového meniča, ktorý poskytuje dvojitú premenu energie.

Foto - schéma regulátora pre kolektorový motor

V závislosti od vstupného napätia usmerňuje frekvenčný regulátor otáčok trojfázového alebo jednofázového elektromotora prúd 220 alebo 380 voltov. Táto činnosť sa vykonáva pomocou usmerňovacej diódy, ktorá je umiestnená na vstupe energie. Ďalej sa prúd filtruje pomocou kondenzátorov. Ďalej sa vytvorí PWM, za to je zodpovedný elektrický obvod. Teraz sú vinutia indukčného motora pripravené prenášať impulzný signál a integrovať ich do požadovanej sínusoidy. Aj pri mikroelektrickom motore sú tieto signály vydávané v pravom slova zmysle v dávkach.

Foto - sínusová vlna bežnej prevádzky elektromotora

Ako si vybrať regulátor

Existuje niekoľko charakteristík, podľa ktorých si musíte vybrať regulátor rýchlosti pre auto, elektrický motor obrábacieho stroja a domáce potreby:

1. Typ ovládania. Pre kolektorový elektromotor existujú regulátory s vektorovým alebo skalárnym riadiacim systémom. Prvé sú bežnejšie používané, ale druhé sa považujú za spoľahlivejšie;
2. Moc. Toto je jeden z najdôležitejších faktorov pri výbere elektrického frekvenčného meniča. Je potrebné zvoliť frekvenčný menič s výkonom, ktorý zodpovedá maximálnemu povolenému na chránenom zariadení. Ale pre nízkonapäťový motor je lepšie zvoliť regulátor výkonnejší ako prípustná hodnota Watt;
3. Napätie. Prirodzene, všetko je tu individuálne, ale ak je to možné, musíte si kúpiť regulátor otáčok pre elektromotor, v ktorom má schéma zapojenia široký rozsah prípustných napätí;
4. Frekvenčný rozsah. Prevod frekvencie je hlavnou úlohou tohto zariadenia, preto sa snažte vybrať model, ktorý bude najlepšie vyhovovať vašim potrebám. Povedzme, že 1000 Hertzov bude stačiť pre manuálny router;
5. Pre ďalšie funkcie. Ide o záručnú dobu, počet vstupov, veľkosť (pre stolové stroje a ručné náradie existuje špeciálny nástavec).

V tomto prípade musíte tiež pochopiť, že existuje takzvaný univerzálny regulátor otáčania. Toto je frekvenčný menič pre bezkomutátorové motory.

Foto - schéma regulátora pre bezkomutátorové motory

Tento obvod má dve časti - jedna je logická, kde je mikrokontrolér umiestnený na mikroobvode a druhá je napájacia. V podstate sa takýto elektrický obvod používa pre výkonný elektromotor.

Video: regulátor otáčok motora so SHIRO V2

Ako si vyrobiť domáci regulátor otáčok motora

Môžete si vyrobiť jednoduchý regulátor otáčok triakového motora, jeho obvod je uvedený nižšie a cena pozostáva iba z dielov predávaných v akomkoľvek obchode s elektronikou.

Na prácu potrebujeme výkonný triak ako BT138-600, radí časopis rádiotechniky.

Foto - schéma regulátora rýchlosti urobte si sám

V opísanej schéme budú otáčky regulované pomocou potenciometra P1. Parameter P1 určuje fázu prichádzajúceho impulzného signálu, ktorý následne otvára triak. Takáto schéma môže byť použitá ako v teréne, tak aj v domácnosti. Tento regulátor môžete použiť pre šijacie stroje, ventilátory, stolové vŕtačky.

Princíp činnosti je jednoduchý: v momente, keď motor trochu spomalí, jeho indukčnosť klesne a tým sa zvýši napätie v R2-P1 a C3, čo následne vedie k dlhšiemu otvoreniu triaku.

Tyristorový regulátor spätnej väzby funguje trochu inak. Zabezpečuje spätný tok energie do energetického systému, čo je veľmi ekonomické a prospešné. Toto elektronické zariadenie zahŕňa zahrnutie výkonného tyristora do elektrického obvodu. Jeho schéma vyzerá takto:

Tu je na napájanie jednosmerného prúdu a usmernenie potrebný generátor riadiaceho signálu, zosilňovač, tyristor a obvod stabilizácie otáčok.

Každé moderné elektrické náradie alebo domáci spotrebič používa komutátorový motor. Je to spôsobené ich všestrannosťou, t.j. schopnosťou pracovať na striedavom aj jednosmernom napätí. Ďalšou výhodou je efektívny rozbehový moment.

Vysoká rýchlosť motora kolektora však nevyhovuje všetkým používateľom. Pre hladký štart a schopnosť meniť rýchlosť bol vynájdený regulátor, ktorý je celkom možné vyrobiť vlastnými rukami.

Princíp činnosti a odrody kolektorových motorov

Každý elektromotor pozostáva z komutátora, statora, rotora a kief. Princíp jeho fungovania je pomerne jednoduchý:

Okrem štandardného zariadenia existujú aj:

Regulačné zariadenie

Vo svete existuje veľa schém takýchto zariadení. Všetky sa však dajú rozdeliť do 2 skupín: štandardné a upravené produkty.

Štandardné zariadenie

Typické produkty sú jednoduché na výrobu idinistoru, dobrá spoľahlivosť pri zmene otáčok motora. Takéto modely sú spravidla založené na tyristorových regulátoroch. Princíp fungovania takýchto schém je pomerne jednoduchý:

Tým sa upraví rýchlosť motora kolektora. Vo väčšine prípadov sa podobná schéma používa v zahraničných vysávačoch pre domácnosť. Treba si však uvedomiť, že takýto regulátor otáčok nemá spätnú väzbu. Preto pri zmene zaťaženia budete musieť upraviť otáčky elektromotora.

Zmenené schémy

Samozrejme, štandardné zariadenie vyhovuje mnohým milovníkom regulátorov rýchlosti na „hrabanie sa“ v elektronike. Bez pokroku a zdokonaľovania produktov by sme však stále žili v dobe kamennej. Preto sa neustále vymýšľajú zaujímavejšie schémy, ktoré mnohí výrobcovia s radosťou využívajú.

Najčastejšie sa používajú reostatické a integrálne regulátory. Ako už názov napovedá, prvá možnosť je založená na obvode reostatu. V druhom prípade sa používa integrálny časovač.

Reostaty sú účinné pri zmene počtu otáčok motora kolektora. Vysoká účinnosť je spôsobená výkonovými tranzistormi, ktoré odoberajú časť napätia. Tým sa zníži prietok prúdu a motor beží s menšou horlivosťou.

Video: zariadenie regulátora rýchlosti s udržiavaním napájania

Hlavnou nevýhodou takejto schémy je veľké množstvo generovaného tepla. Preto pre bezproblémovú prevádzku musí byť regulátor neustále chladený. Okrem toho by chladenie zariadenia malo byť intenzívne.

Iný prístup je implementovaný v integrovanom regulátore, kde je integrovaný časovač zodpovedný za záťaž. V takýchto obvodoch sa spravidla používajú tranzistory takmer akéhokoľvek mena. Je to spôsobené tým, že kompozícia obsahuje mikroobvod, ktorý má veľké hodnoty výstupného prúdu.

Ak je zaťaženie menšie ako 0,1 ampéra, potom všetko napätie ide priamo do mikroobvodu a obchádza tranzistory. Aby však regulátor fungoval efektívne, je potrebné, aby napätie brány bolo 12V. Preto musí elektrický obvod a napätie samotného zdroja zodpovedať tomuto rozsahu.

Prehľad typických obvodov

Otáčanie hriadeľa elektromotora s nízkym výkonom je možné regulovať zapojením výkonového odporu do série s absenciou. Táto možnosť má však veľmi nízku účinnosť a nemožnosť plynule meniť rýchlosť. Aby ste sa vyhli takejto nepríjemnosti, mali by ste zvážiť niekoľko schém regulátorov, ktoré sa používajú najčastejšie.

Ako viete, PWM má konštantnú amplitúdu impulzov. Okrem toho je amplitúda totožná s napájacím napätím. Elektromotor sa preto nezastaví ani pri jazde v nízkych otáčkach.

Druhá možnosť je podobná prvej. Jediný rozdiel je v tom, že ako hlavný oscilátor sa používa operačný zosilňovač. Táto zložka má frekvenciu 500 Hz a zaoberá sa vývojom impulzov, ktoré majú trojuholníkový tvar. Nastavenie sa vykonáva aj premenlivým odporom.

Ako DIY

Ak nechcete míňať peniaze na nákup hotového zariadenia, môžete si ho vyrobiť sami. Môžete tak nielen ušetriť peniaze, ale aj získať užitočné skúsenosti. Takže na výrobu tyristorového regulátora budete potrebovať:

• spájkovačka (na kontrolu výkonu);
• drôty;
• tyristory, kondenzátory a odpory;
• schémy.

Ako je zrejmé z diagramu, regulátorom je riadený iba 1 polcyklus. Na testovanie výkonu na bežnej spájkovačke to však bude stačiť.

Ak znalosti o dekódovaní schémy nestačia, môžete sa oboznámiť s textovou verziou:

Použitie regulátorov umožňuje hospodárnejšie využitie elektromotorov. V určitých situáciách môže byť takéto zariadenie vyrobené nezávisle. Na vážnejšie účely (napríklad ovládanie vykurovacích zariadení) je však lepšie zakúpiť si hotový model. Našťastie je na trhu široký výber takýchto produktov a cena je celkom demokratická.

Nejako ma priateľ požiadal, aby som z jeho „penny“ pozrel a opravil podomácky vyrobený regulátor otáčok elektromotora kachlí. Regulátor si pochvaľoval ako sa dalo plynulo meniť otáčky motora, no niečo sa v ňom zlomilo.

Rozmery puzdra regulátora ma okamžite upozornili, bol bolestivo objemný, keď som ho rozobral, videl som vo vnútri masívny radiátor s pár tranzistormi KT819, ešte v kovovom puzdre, a nejakým obvodom zostaveným prispájkovaním nohy k nohe. z ktorého išli vodiče do premenlivého odporu a do výkonových tranzistorov. Výkonové tranzistory boli rozbité. Keďže motor spotrebovával nemalý prúd, výkonové tranzistory sa najmä v nízkych otáčkach poriadne zahriali. Vzhľadom na to, že takáto schéma nastavenia je zastaraná, rozhodol som sa zostaviť regulátor PWM (pulzno-šírková modulácia) s výkonným tranzistorom s efektom poľa ako kľúčovým prvkom. Ako skutočný PWM modulátor bolo rozhodnuté použiť známy časovač 555. Zdá sa, že čo sa dá urobiť na mikroobvode, ktorý bol vyvinutý pred viac ako 30 rokmi. Rozsah aplikácií časovača 555 (náš analóg KR1006VI1) je však prakticky neobmedzený. Použitie hlavných prevádzkových režimov a ich modifikovaných verzií umožňuje použitie časovača v rôznych zariadeniach. Je známe, že na mikroobvodoch rodiny 555 a 556 je možné namontovať nasledujúce hlavné funkčné zariadenia:

• - monostabilný generátor (samostatný vibrátor);
• - generátor - multivibrátor;
• - generátor časového oneskorenia;
• - modulátor šírky impulzu;
• - detektor impulzov;
• - frekvenčný delič.

Obvod regulátora otáčok motora sa ukázal byť jednoduchý, s minimom vonkajšieho potrubia:

Dosku plošných spojov pre regulátor otáčok elektromotora som neotrávil, len som rezačkou odrezal kontaktné plochy pre časovač:

Spájkoval som časovač a zostavil body kit.Ako kľúčový prvok je použitý výkonný n-kanálový tranzistor s efektom poľa s izolovaným hradlom, takzvaný Power MOSFET IRF540.

Upevnil som ho na malý radiátor - rozmery volíme na základe pracovného prúdu elektromotora. Ak je malý, potom tranzistor nemusí vôbec potrebovať chladenie.