Regulátor otáčok motora 220v. Popis regulátora otáčok motora bez straty 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 mimoriadne presné ovládanie elektrického motora, takže otáčky motora možno meniť smerom nahor alebo nadol, udržujú otáčky na správnej 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.

Nie každá moderná vŕtačka alebo uhlová brúska je vybavená továrenským regulátorom otáčok a najčastejšie nie je zabezpečená regulácia otáčok. Napriek tomu sú uhlové brúsky aj vŕtačky postavené na báze kolektorových motorov, čo umožňuje každému ich majiteľovi, ktorý vie narábať s spájkovačkou, vyrobiť si vlastný regulátor otáčok z dostupných elektronických súčiastok, či už z domácich alebo z dovozu.

V tomto článku sa budeme zaoberať schémou a princípom činnosti najjednoduchšieho regulátora otáčok motora elektrického náradia a jedinou podmienkou je, že motor musí byť komutátorový - s charakteristickými lamelami na rotore a kefami (ktoré niekedy iskrou).

Vyššie uvedená schéma obsahuje minimum detailov a je vhodná pre elektrické náradie do 1,8 kW a viac, pre vŕtačku alebo brúsku. Podobná schéma sa používa na nastavenie rýchlosti v automatických práčkach, ktoré majú vysokorýchlostné kolektorové motory, ako aj v stmievačoch pre žiarovky. Takéto schémy v zásade umožnia regulovať teplotu ohrevu hrotu spájkovačky, elektrického ohrievača založeného na vykurovacích prvkoch atď.

Vyžadujú sa nasledujúce elektronické komponenty:

    Konštanta odporu R1 - 6,8 kOhm, 5 wattov.

    Variabilný odpor R2 - 2,2 kOhm, 2 watty.

    Konštanta odporu R3 - 51 Ohm, 0,125 W.

    Filmový kondenzátor C1 - 2 mikrofarady 400 V.

    Filmový kondenzátor C2 - 0,047 mikrofaradov 400 voltov.

    Diódy VD1 a VD2 - pre napätie do 400 V, pre prúd do 1 A.

    Tyristor VT1 - pre požadovaný prúd, pre spätné napätie najmenej 400 voltov.


Srdcom obvodu je tyristor. Tyristor je polovodičový prvok s tromi svorkami: anóda, katóda a riadiaca elektróda. Po privedení krátkeho impulzu kladnej polarity na riadiacu elektródu tyristora sa tyristor zmení na diódu a začne viesť prúd, kým sa tento prúd nepreruší v jeho obvode alebo nezmení smer.

Po zastavení prúdu alebo pri zmene jeho smeru sa tyristor uzavrie a prestane viesť prúd, kým na riadiacu elektródu nepríde ďalší krátky impulz. Keďže napätie v domácej sieti je premenlivé sínusové, potom každá perióda sieťovej sínusoidy tyristor (ako súčasť tohto obvodu) začne pracovať striktne od nastaveného okamihu (v nastavenej fáze) a čím menej bude tyristor je otvorený počas každej periódy, čím nižšie otáčky budú elektrické náradie, a čím dlhšie je tyristor otvorený, tým vyššia bude rýchlosť.

Ako vidíte, princíp je jednoduchý. Ale vo vzťahu k elektrickému náradiu s komutátorovým motorom obvod funguje zložitejšie a o tom si povieme neskôr.

Takže v sieti sú paralelne zapojené: merací riadiaci obvod a napájací obvod. Merací obvod pozostáva z konštantných a premenných rezistorov R1 a R2, kondenzátora C1 a diódy VD1. Na čo je táto reťaz? Toto je delič napätia. Napätie z deliča, a čo je dôležité, spätného EMF z rotora motora, sa sčítajú v protifáze a vytvárajú impulz na otvorenie tyristora. Keď je zaťaženie konštantné, potom je čas otvoreného stavu tyristora konštantný, preto sú otáčky stabilizované a konštantné.

Akonáhle sa zvýši zaťaženie nástroja, a teda aj motora, hodnota spätného EMF sa zníži, keď sa otáčky znížia, čo znamená, že signál do tyristorovej riadiacej elektródy sa zvýši a otvorenie nastane s menším oneskorením. to znamená, že výkon dodávaný do motora sa zvyšuje, čím sa zvyšujú klesajúce otáčky. Takže otáčky zostávajú konštantné aj pri zaťažení.

V dôsledku kombinovaného pôsobenia signálov zo spätného emf a z odporového deliča záťaž veľmi neovplyvňuje rýchlosť a bez regulátora by bol tento efekt významný. S pomocou tejto schémy je teda možné dosiahnuť stabilnú reguláciu otáčok v každom kladnom polcykle sieťovej sínusoidy. Pri stredných a nízkych otáčkach je tento efekt výraznejší.

So zvyšovaním rýchlosti, teda so zvyšovaním napätia odoberaného z premenlivého odporu R2, však klesá stabilita udržiavania konštantnej rýchlosti.

V tomto prípade je lepšie umiestniť paralelne s tyristorom bočné tlačidlo SA1. Funkciou diód VD1 a VD2 je zabezpečiť polvlnovú prevádzku regulátora, pretože napätia z deliča a z rotora sa porovnávajú iba pri neprítomnosti prúdu cez motor.

Kondenzátor C1 rozširuje rozsah regulácie pri nízkych rýchlostiach a kondenzátor C2 znižuje citlivosť na rušenie od iskier kefiek. Tyristor musí byť vysoko citlivý, aby ho mohol otvoriť prúd menší ako 100 μA.

The regulátor otáčok elektromotora 220v umožňuje meniť frekvenciu buď elektromotora určeného na prevádzku z 220 voltovej siete.

Pomerne populárny regulátor otáčok pre 220-voltové striedavé elektromotory je tyristorový obvod. Typickou schémou je pripojenie elektromotora alebo ventilátora na prerušenie anódového obvodu tyristora.

Jednou nie nedôležitou podmienkou pri použití takýchto regulátorov je spoľahlivý kontakt v celom obvode. Čo sa nedá povedať o kolektorových elektromotoroch, pretože ich kefový mechanizmus vytvára krátkodobé prestávky v elektrickom obvode. To výrazne ovplyvňuje kvalitu regulátora.

Popis činnosti obvodu regulátora rýchlosti

Nižšie schémy tyristor regulátor rýchlosti, len určený na zmenu rýchlosti zberača elektromotory(elektrická vŕtačka, fréza, ventilátor). Prvá vec, ktorú treba poznamenať, je, že motor je spolu s výkonovým tyristorom VS2 pripojený k jednej z uhlopriečok diódového mostíka VD3, zatiaľ čo na druhú je privedené sieťové napätie. 220 voltov.

Okrem toho je tento tyristor riadený dostatočne širokými impulzmi, vďaka čomu krátke prerušenia aktívneho zaťaženia, ktoré charakterizujú činnosť motora kolektora, neovplyvňujú stabilnú prevádzku tohto obvodu.

Na ovládanie tyristora VS1 na tranzistore VT1 je zostavený generátor impulzov. Tento generátor je napájaný lichobežníkovým napätím, ktoré vzniká v dôsledku obmedzenia kladných polvĺn Zenerovou diódou VD1 s frekvenciou 100 Hz. Kondenzátor C1 sa vybíja cez odpory R1, R2, R3. Rezistor R1 je rýchlosť vybíjania tohto kondenzátora.

Keď je napätie na kondenzátore dostatočné na otvorenie tranzistora VT1, na riadiaci výstup VS1 sa vyšle kladný impulz. Tyristor sa otvorí a na riadiacom výstupe VS2 sa objaví dlhý riadiaci impulz. A už z tohto tyristora sa do motora privádza napätie, ktoré v skutočnosti ovplyvňuje otáčky.

Rýchlosť otáčania elektromotora je regulovaná odporom R1. Pretože je k obvodu VS2 pripojená indukčná záťaž, je možné spontánne spustenie tyristora, a to aj pri absencii riadiaceho signálu. Pre zamedzenie tohto nežiaduceho efektu je preto do obvodu pridaná dióda VD2, ktorá je zapojená paralelne s budiacim vinutím L1 elektromotora.

Časti regulátora otáčok ventilátora a elektromotora

Zenerova dióda - možno nahradiť inou so stabilizačným napätím v oblasti 27 - 36V. Tyristory VS1 - ľubovoľné nízkovýkonové s jednosmerným napätím nad 100 voltov, VS2 - je možné napájať KU201K, KU201L, KU202M. Dióda VD2 - so spätným napätím najmenej 400 voltov a dopredným prúdom väčším ako 0,3A. Kondenzátor C1 - KM-6.

Nastavenie regulátora rýchlosti

Pri nastavovaní obvodu regulátora je žiaduce použiť stroboskop, ktorý umožňuje buď ukazovateľ voltmetra pre striedavý prúd, ktorý je zapojený paralelne s motorom.

Otáčaním gombíka odporu R1 určite rozsah zmeny napätia. Výberom odporu R3 sa tento rozsah nastaví v oblasti od 90 do 220 voltov. V prípade, že je motor ventilátora pri minimálnych otáčkach nestabilný, potom je potrebné mierne znížiť odpor R2.

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.

Rýchlosť otáčania hriadeľa kolektorového elektromotora s nízkym výkonom je možné nastaviť sériovým zapojením do jeho napájacieho obvodu. Táto možnosť však vytvára veľmi nízku účinnosť a okrem toho nie je možné plynulo meniť rýchlosť otáčania.

Hlavná vec je, že táto metóda niekedy vedie k úplnému zastaveniu elektromotora pri nízkom napájacom napätí. Regulátor otáčok elektromotora Jednosmerné obvody opísané v tomto článku nemajú tieto nevýhody. Tieto schémy možno úspešne použiť aj na zmenu jasu žiaroviek žiaroviek o 12 voltov.

Popis 4 schém regulátorov otáčok motora

Prvá schéma

Zmeňte rýchlosť otáčania pomocou premenlivého odporu R5, ktorý mení trvanie impulzov. Keďže amplitúda impulzov PWM je konštantná a rovná sa napájaciemu napätiu elektromotora, nikdy sa nezastaví ani pri veľmi nízkej rýchlosti otáčania.

Druhá schéma

Je podobný predchádzajúcemu, ale ako hlavný oscilátor je použitý operačný zosilňovač DA1 (K140UD7).

Tento operačný zosilňovač funguje ako generátor napätia generujúci trojuholníkové impulzy s frekvenciou 500 Hz. Variabilný odpor R7 nastavuje rýchlosť motora.

Tretia schéma

Je svojská, postavená na tom je. Hlavný oscilátor pracuje na frekvencii 500 Hz. Šírka impulzu a tým aj otáčky motora sa dajú meniť od 2 % do 98 %.

Slabým miestom vo všetkých vyššie uvedených schémach je, že nemajú prvok na stabilizáciu rýchlosti otáčania so zvýšením alebo znížením zaťaženia hriadeľa jednosmerného motora. Tento problém môžete vyriešiť pomocou nasledujúcej schémy:

Ako väčšina podobných regulátorov, obvod tohto regulátora má hlavný generátor napätia, ktorý generuje impulzy trojuholníkového tvaru s frekvenciou 2 kHz. Celým špecifikom obvodu je prítomnosť pozitívnej spätnej väzby (POS) prostredníctvom prvkov R12, R11, VD1, C2, DA1.4, ktorá stabilizuje rýchlosť hriadeľa motora so zvýšením alebo znížením zaťaženia.

Pri zostavovaní obvodu s určitým motorom, odporom R12, sa volí taká hĺbka POS, pri ktorej ešte nedochádza k vlastným osciláciám otáčok pri zmene zaťaženia.

Podrobnosti o regulátoroch otáčania motora

V týchto obvodoch je možné uplatniť tieto náhrady rádiových súčiastok: tranzistor KT817B - KT815, KT805; KT117A je možné zmeniť KT117B-G alebo 2N2646; Operačný zosilňovač K140UD7 na K140UD6, KR544UD1, TL071, TL081; časovač NE555 - S555, KR1006VI1; čip TL074 - TL064, TL084, LM324.

Pri použití výkonnejšej záťaže je možné kľúčový tranzistor KT817 nahradiť výkonným tranzistorom s efektom poľa, napríklad IRF3905 alebo podobne.