Регулятор оборотов коллекторного двигателя: устройство и изготовление своими руками

В любом современном электроинструменте или бытовом приборе используется коллекторный двигатель. Это связано с их универсальностью, т. е. способностью работать как от переменного, так и от постоянного напряжения. Ещё одно преимущество заключается эффективном пусковом моменте.

Однако высокая частота оборотов коллекторного двигателя устраивает далеко не всех пользователей. Для плавности пуска и возможности менять частоту вращений был изобретён регулятор, который вполне возможно изготовить своими руками.

Технические параметры регулятора оборотов электродвигателя:

напряжение питания: 230 В переменного тока
диапазон регулировки: 5..99%
напряжение нагрузки: 230 В / 12 А (2,5 кВт с радиатором)
максимальная мощность без радиатора 300 Вт
низкий уровень шума
стабилизация оборотов
мягкий пуск
размер платы 50×60 мм

Принципиальная электросхема

Схема модуля системы регулирования основана на генераторе ШИМ импульсов и симисторе управления мотором — традиционная схемотехника для аналогичных устройств.

Элементы D1, R1 ограничивают величины напряжения питания до безопасных значений для питания микросхемы генератора.

Конденсатор C1 отвечает за фильтрацию напряжения питания.

Элементы R3, R5 и P1 является делителем напряжения с возможностью его регулировки, который используется для задания величины мощности, подаваемой в нагрузку.

Благодаря использованию резистора R2, непосредственно входящего в цепь поступления на м/с фазы, внутренние блоки синхронизированы с симистором ВТ139.

На рисунке ниже показано месторасположение элементов на печатной плате. Во время монтажа и пуска следует обратить внимание на обеспечение условий безопасной работы (регулятор имеет питание от сети 220В и его элементы непосредственно подключены к фазе).

Подобный регулятор оборотов двигателя можно купить в Китае с бесплатной доставкой всего за 1,5$ (120 руб.) — Ссылка

Увеличение мощности регулятора

В испытательном варианте был использован симистор BT138/800 с предельным током 12 А, что позволяет управление нагрузкой более 2 кВт. В случае если нужно управление большими токами нагрузки — рекомендуем тиристор устанавливать за пределами платы на большом радиаторе. Также следует помнить о правильном выборе предохранителя FUSE в зависимости от нагрузки.

Также кроме управления оборотами электродвигателей, возможно без каких-либо переделок применить схему для регулирования яркости ламп освещения.

Режимы работы.

Индикация перегрузки и последующий сброс на минимальные обороты. Для восстановления рабочих оборотов, необходимо выключить инструмент.
Индикация перегрузки, последующий сброс на минимальные обороты, после снятие нагрузки с инструмента, восстанавливаются установленные обороты, т.е. происходит авто старт. Данный режим устанавливается при отсутствии перемычки, и является режимом по умолчанию.
Только индикация перегрузки, без остановки двигателя и защиты.

Внешний вид и расположение элементов.

Напряжение питания ≈220 В.
Нагрузка, коллекторный двигатель. Максимальная нагрузка 2.2 кВт
Светодиод индикации перегрузки. (в версии 2021 года,установлен SMD светодиод — посмотреть)
Регулировка компенсации нагрузки.
Регулировка перегрузки.
Переменный резистор регулировки оборотов двигателя.
Регулировка пределов регулировки скорости.
Перемычка для установки режима работы устройства.
Шунт R6, измерителя тока.

В версии 2021 года установлен smd светодиод, при этом отверстия для монтажа обычного светодиода оставлены, если вы хотите установить выводной светодиод (иногда это необходимо, если вы хотите удалить индикацию от платы при установке его в корпус), удалите штатный smd светодиод и впаяйте необходимый вам.

Обращаю ваше внимание на то, что включая устройство с неподключенным шунтом вы можете вывести из строя ИМС U2010B! Не подавайте питание на регулятор пока не смонтируете на нем шунт и переменный резистор.

Размеры изделия (63 мм x 42 мм).

Регулировка изделия.

Установите переменный резистор в положение соответствующем минимальным оборотам , подстроечный резистор R10 (компенсация нагрузки) установить в среднее положение , включаем устройство к сети 220В. Резистором R8 (amax) выставить минимальные обороты, Минимальные обороты должны быть таковы чтобы при включении питания двигатель начинал устойчиво вращаться. Далее необходимо настроить компенсацию нагрузки. Необходимо отметить что компенсация нагрузки, работает не во всем диапазоне оборотов двигателя, например на максимальных оборотах невозможно регулировать нагрузку так как на двигатель всегда подается максимальное напряжение. Установите обороты двигателя в среднее положение, при этом увеличивая нагрузку на валу любым доступным способом, например зажимая вал двигателя тряпкой, добейтесь поворотом резистора R10 такого состояния чтобы обороты двигателя были стабильными в независимости от нагрузки. В последнюю очередь настройте защиту от перегрузки. Выставьте обороты двигателя близко к минимальным и попробуйте затормозить двигатель выставив резистором R11 такое положение при котором при повышенной нагрузке загорался светодиод VD2, а при чрезмерном либо при заклинивании двигатель обесточивался.

Читать еще: Как отрегулировать обычное пластиковое окно

На симистор VS1 для охлаждения возможно придется установить радиатор, а при мощности устройства более 1 кВт его установить просто необходимо чтобы избежать выход из строя устройства в результате перегрева.

Устройство может работать некорректно, если на двигателе установлена «конкурирующая» электроника, как пример в дисковой пиле Интерскол ДП-190 (посмотреть), установлен «плавный старт» и если его не убрать, то пила будет дергатся, обороты плавать, убедитесь что у вас нет ничего подобного!

Регулятор оборотов электродвигателя без потери мощности

Плата регулировки оборотов коллекторных электродвигателей на микросхеме TDA1085, позволяет управлять двигателями без потери мощности.Обязательным условием при этом является наличие таходатчика (тахогенератор) на электродвигателе, который позволяет обеспечить обратную связь мотора с платой регулировки, а именно с микросхемой. Если говорить более простым языком, что бы было понятно всем, происходит примерно следующее. Мотор вращается с каким-то количеством оборотов, а установленный таходатчик на валу электромотора эти показания фиксирует. Если вы начинаете нагружать двигатель, частота вращения вала естественно начнет падать, что так же будет фиксировать таходатчик. Теперь рассмотрим дальше. Сигнал с этого таходатчика поступает на микросхему, она видит это и дает команду силовым элементам, добавить напряжение на электромотор.Таким образом, когда вы надавили на вал (даете нагрузку), плата автоматически прибавила напряжение и мощность на этом валу возросла. И наоборот, отпусти вал двигателя (сняли с него нагрузку), она увидела это и убавила напряжение. Таким образом обороты остаются не низменными, а момент силы (крутящий момент)постоянным. И самое что важное, вы можете регулировать частоту вращения ротора в широком диапазоне, что очень удобно в применении и конструировании различных устройств. Поэтому этот продукт, так и называется «Плата регулировки оборотов коллекторных двигателей без потери мощности».

Но мы увидели одну особенность, что эта плата применима только для коллекторных электродвигателей (с электрическими щетками). Конечно такие моторы в быту встречаются намного реже чем асинхронные. Но они нашли широкое применение в стиральных машинах автомат. Вот именно по этому была изготовлена эта схема. Специально для электродвигателя от стиральной машины автомат. Их мощность достаточно приличная, от 200 до 800 ватт. Что позволяет достаточно широко применить их в быту.

Данный продукт, уже нашел широкое применение в хозяйстве людей и широко охватил лиц занимающихся различным хобби и профессиональной деятельностью.

Отвечая на вопрос — Куда можно применить двигатель от стиральной машины? Был сформирован некоторый список. Самодельный токарный станок по дереву; Гриндер; Электропривод для бетономешалки; Точило; Электропривод для медогонки; Соломорезка; Самодельный гончарный круг; Электрическая газонокосилка; Дровокол и много другое где необходимо механическое вращение каких либо механизмов или предметов. И во всех этих случаях нам помогает эта плата «Регулировки оборотов электродвигателей с поддержанием мощности на TDA1085».

Краш-тест платы регулировки оборотов

Что это за функция, принцип работы, электрическая схема, плюсы УШМ с регулятором

Большинство моделей болгарок не имеют встроенного регулятора оборотов, как на пылесосах. Такие устройства работают только на максимальной скорости вращения. Однако если встроить в них специальный регулятор, человек сможет понизить обороты до такого уровня, чтобы можно было более качественно обрабатывать тот или иной материал.

Для какой цели УШМ невысокие обороты

Многих людей интересует, для чего нужно регулировать обороты на болгарке. Чаще всего люди решают уменьшать скорость вращения круга, чтобы более бережно обрабатывать пластик или древесину.

Также при пониженной скорости возрастает безопасность использования такого электроинструмента. Дело в том, что при небольших оборотах болгарка меньше вибрирует и намного лучше сидит в руке.

Дополнительная информация! Многие профессионалы, которые регулярно пользуются болгарками от Деволт или Интерскол в домашних условиях, рекомендуют выводить регуляторы скорости за пределы устройства. Это в разы упрощает обслуживание инструмента. К тому же, болгарку не придется разбирать, если модуль настройки вращения сломается.

Для чего болгарке плавный пуск и регулятор оборотов

В современных моделях углошлифовальных устройств применяются две технологии, которые увеличивают безопасность и характеристики электроинструмента:

Регулятор скорости вращения. Это устройство устанавливается для того, чтобы человек смог переключать режимы работы мотора.
Плавный пуск. Чаще всего данная функция встречается в дорогих моделях от Диммер. При использовании плавного спуска работа мотора будет постепенно увеличиваться от нулевой отметки до максимального значения.

Читать еще: Как регулировать давление в домашних условиях

Вышеперечисленные технологии очень полезны. Дело в том, что с их помощью удается снизить изнашиваемость инструмента и увеличить срок его работы. Поэтому людям, которые решили приобрести себе болгарку, рекомендуется искать модели со встроенным плавным спуском и регулятором вращения.

Схема подключения без регулятора мощности

Люди, которые решили самостоятельно подключить устройство для настройки оборотов, должны заранее ознакомиться со схемой болгарки. Это поможет понять, как в ней все устроено.

Главным элементом всей схемы является статор. У него есть две на связанные между собой обмотки. Они подключены к источнику напряжения через отдельный выключатель. Именно в нем установлена кнопка пуска, которая отвечает за начало работы болгарки.

Каждая из имеющихся обмоток подключена к графитовым щеткам при помощи специальных контактов, которые надежно соединены с поверхностью коллектора. При этом концы обмотки подключены к коллекторным ламелям. В результате этого получается замкнутая электрическая цепь.

Руководство по эксплуатации устройства

Основное правило при эксплуатации болгарки с самодельным регулятором оборотов — соблюдение режима работы и отдыха. Дело в том, что двигатель, работающий на «отрегулированном» напряжении, особенно сильно греется. При шлифовании на пониженных оборотах важно делать частые перерывы, чтобы обмотки коллектора не сгорели.

Также крайне не рекомендуется включать инструмент, если регулятор оборотов выставлен на минимум — пониженного напряжения не хватит на прокрутку ротора, ламели коллектора останутся в режиме короткого замыкания, обмотки начнут перегреваться. Открутите переменный резистор на максимум, затем, включив УШМ, снизьте обороты до нужной величины.

Соблюдение правильного порядка включения и регулировки позволит эксплуатировать болгарку неограниченно долгое время.

Кроме того, следует понимать, что регулировка скорости оборотов на болгарке происходит по принципу водопроводного крана. Прибор не увеличивает количество оборотов, он может только понижать их. Из этого следует, что если максимальная паспортная скорость 3000 об/мин,то при подключении регулятора оборотов, болгарка будет работать в диапазоне ниже, чем максимальная скорость.

Внимание! Если УШМ уже содержит в себе электронные схемы, например, уже оборудована регулятором оборотов, то тиристорный регулятор работать не будет. Внутренние схемы прибора просто не включатся.

Видео: самодельный регулятор оборотов УШМ

Оснащение болгарки схемой регулировки оборотов двигателя, повысит эффективность использования прибора. и расширит его функциональный диапазон. Также это сэкономит технологический ресурс шлифовальной машины и увеличит срок её службы.

Принцип работы

Связь с остальными компонентами мультикоптера.

На вход ESC подается напряжение с аккумулятора и сигналы от полетного контроллера, а на выход регулятор отдает управляющее напряжение для привода. Соответственно регулятор должен обеспечивать:

Совместимость с полетным контроллером.
Максимальный ток для мотора (рассчитывается из спецификаций мотора и пропеллера) плюс 20 – 30%.
Потребление тока меньше, чем ток, отдаваемый аккумулятором поделенный на количество ESC.

*Простейшая схема подключения.

Действие регулятора оборотов

Работа регулятора оборотов коллекторного двигателя происходит следующим образом.

После запуска агрегата на полной мощности, электрическому току приходится преодолевать сопротивление полной нагрузки, повторяющееся несколько раз. Под действием тока обмотки двигателя деформируются и начинают выделять тепло в течение продолжительного времени. Это приводит к существенному снижению ресурса и движок становится менее долговечным.

Таким образом, регулятор выполняет функцию ступенчатого инвертора, осуществляющего двойное преобразование энергии.

Частотный регулятор напряжения выпрямляет ток на 220 В или 380 вольт, в зависимости от входного напряжения. Для этих целей используется выпрямляющий диод, расположенный на входе. После этого ток фильтруется через конденсаторы, далее происходит формирование широтно-импульсной модуляции. В конечном итоге после регулировки система оказывается подготовленной к созданию необходимой конфигурации синусоиды.

0 0 голоса

Рейтинг статьи