Дрели

Регулятор оборотов электродрели без потери мощности

Конструктивные особенности

Асинхронный двигатель не имеет выраженных полюсов в отличие от электромотора постоянного тока. Число полюсов определяется количеством катушек в обмотках неподвижной части (статор) и способом соединения. В асинхронной машине с 4-мя катушками проходит магнитный поток. Статор выполняется из листов спецстали (электротехническая сталь), сводящих к нулю вихревые токи, при которых происходит значительный нагрев обмоток. Он приводит к массовому межвитковому замыканию.

регулятор, оборот, электродрель, мощность

Железняк или сердечник ротора напрессовывается непосредственно на вал. Между ротором и статором существует минимальный воздушный зазор. Обмотка ротора выполняется в виде «беличьей клетки» и сделана из медных или алюминиевых стержней.

В электромоторах мощностью до 100 кВт применяется алюминий, обладающий незначительной плотностью – для заливки в пазы сердечника ротора. Но несмотря на такое устройство, двигатели этого типа греются. Для решения этой проблемы используются вентиляторы для принудительного охлаждения, которые насаживаются на вал. Эти двигатели просты и надежны. Однако двигатели потребляют при пуске большой ток, в 7 раз больше номинального. Из-за этого они имеют низкий пусковой момент, так как большая часть энергии электричества идет на нагрев обмоток.

Электромоторы, у которых повышенный момент пуска, отличаются от обыкновенных асинхронных конструкцией ротора. Ротор изготавливается в виде двойной «беличьей клетки». Эти модели имеют сходство с фазными типами изготовления ротора. Он состоит из внутренней и наружной «беличьих клеток», причем наружная является пусковой и обладает большим активным и малым реактивным R. Наружная обладает незначительным активным и высоким реактивным R. При увеличении частоты вращения I переключается на внутреннюю клетку и работает в виде короткозамкнутого ротора.

Общие сведения

Электродвигатели переменного тока получили широкое распространение во многих сферах жизнедеятельности человека, а именно – модели асинхронного типа. Основное назначение двигателя как электрической машины — трансформация электрической энергии в механическую. Асинхронный в переводе означает неодновременный, так как частота вращения ротора отличается от частоты переменного напряжения (U) в статоре. Существует две разновидности асинхронных двигателей по типу питания:

Однофазные применяются для домашних бытовых нужд, а трехфазные используются на производстве. В трехфазных асинхронных двигателях (далее ТАД) используются два вида роторов:

Замкнутые составляют около 95% от всех применяемых двигателей и обладают значительной мощностью (от 250 Вт и выше). Фазный тип конструктивно отличается от АД, но применяется достаточно редко по сравнению с первым. Ротор представляет собой стальную фигуру цилиндрической формы, которая помещается внутрь статора, причем на его поверхность напрессован сердечник.

Транзисторный тип

Еще одним названием регулятора транзисторного типа является автотрансформатор или ШИМ-регулятор (схема 2). Он изменяет номинал U по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) при помощи выходного каскада, в котором применяются транзисторы типа IGBT.

Схема 2 – Транзисторный ШИМ-регулятор оборотов.

Коммутация транзисторов происходит с высокой частотой и благодаря этому можно изменить ширину импульсов. Следовательно, при этом изменится и значение U. Чем длиннее импульс и короче паузы, тем выше значение U и наоборот. Положительные аспекты применения этой разновидности следующие:

  • Незначительный вес прибора при низких габаритах.
  • Довольно низкая стоимость.
  • При низких оборотах отсутствие шума.
  • Управление за счет низких значений U (0.12 В).

Основной недостаток применения заключается в том, что расстояние до электромотора должно быть не более 4 метров.

Короткозамкнутый и фазный роторы

Впаянные или залитые в поверхность сердечника и накоротко замкнутые с торцов двумя кольцами высокопроводящие медные (для машин большой мощности) или алюминиевые стержни (для машин меньшей мощности) играют роль электромагнитов с полюсами, обращенными к статору. Стержни обмотки не имеют какой-либо изоляции, так как напряжение в такой обмотке нулевое.

Более часто используемый для стержней двигателей средней мощности алюминий отличается малой плотностью и высокой электропроводностью.

Для уменьшения высших гармоник электродвижущей силы (ЭДС) и исключения пульсации магнитного поля стержни ротора имеют определенным образом рассчитанный угол наклона относительно оси вращения. Если используется электромотор маленькой мощности, то пазы представляют собой закрытые конструкции, которые отделяют ротор от зазора с целью увеличения индуктивной составляющей сопротивления.

Ротор в виде фазного исполнения или типа характеризуются обмоткой, концы ее соединены по типу «звезда» и присоединены к контактным кольцам (на валу), по которым скользят графитовые щетки. Для устранения вихревых токов поверхность обмоток покрывается оксидной пленкой. Кроме того, в цепь обмотки ротора добавляется резистор, позволяющий изменять активное сопротивление (R) роторной цепи для уменьшения значений пусковых токов (Iп). Пусковые токи отрицательно влияют на электрическую и механическую части электромотора. Переменные резисторы, используемые для регулирования Iп:

  • Металлические или ступенчатые с ручным переключением.
  • Жидкостные (за счет погружения на глубину электродов).

Щетки, выполненные из графита, изнашиваются, и некоторые модели оборудованы короткозамкнутым конструктивным исполнением, которое поднимает щетки и замыкает кольца после запуска мотора. АД с фазным ротором являются более гибкими в плане регулирования Iп.

Виды и критерии выбора

Для выбора регулятора нужно руководствоваться определенными характеристиками для конкретного случая. Среди всех критериев можно выбрать следующие:

  • По типу управления. Для двигателей коллекторного типа применяются регуляторы с векторной или скалярной системой управления.
  • Мощность является основным параметром, от которого нужно отталкиваться.
  • По диапазону U.
  • По диапазону частот. Нужно выбирать модель, которая соответствует требованиям пользователя для конкретного случая.
  • Прочие характеристики, в которые включены гарантия, габариты, комплектация.

Кроме того, регулятор подбирается мощнее, чем сам электродвигатель по формуле: Pрег = 1,3 Pдвиг (Pрег, Pдвиг — мощность регулятора и двигателя соответственно). Его нужно выбирать на разные диапазоны U, так как универсальность играет важную роль.

Применение регуляторов оборотов электродвигателя на 220 в

При пуске электродвигателя происходит превышение потребления тока в 7 раз, что способствует преждевременному выходу из строя электрической и механической частей мотора. Для предотвращения этого следует применять регулятор оборотов электродвигателя. Существует много моделей заводского плана, но для того чтобы сделать такое устройство самостоятельно, необходимо знать принцип действия электродвигателя и способы регулирования оборотов ротора.

Регулятор Оборотов Дрели

Из дрели при помощи дополнительных устройств можно сделать различные приспособления, которые будут заменять различные станки, такие как сверлильный, токарный, шлифовальный и другие. Но если у станков из дрели нет возможности регулировать частоту вращения, то работать на них будет не очень удобно.

Современные дрели часто снабжены регулятором оборотов в виде курка. В этом случаи частота вращения зависит от степени нажатия. При этом фиксатор курка, фиксирует курок при выбранной частоте вращения далеко не во всех моделях дрелей, а фиксирует курок только при максимальном нажатии, то есть при максимальных оборотах, что может свести на нет такой регулятор оборотов. Еще один недостаток встроенного регулятора в том, что когда дрель вставлена в какое либо устройство, она может находится в таком положении, при котором пользоваться регулятором оборотов неудобно, даже если в нем отсутствуют другие недостатки.

Для станков из дрели удобнее пользоваться выносным регулятором в котором исключены недостатки описанные выше. Можно сделать такой регулятор из диммера (регулятора освещения) и розетки. Принципиальная схема такого регулятора следующая:

Исполнение этой схемы может быть различным. Мы приведем два варианта, не самых лучших с точки зрения безопасности. Конечно же регулятор должен быть сделан так чтобы внутренняя часть была закрыта со всех сторон, а не так как сделано на рисунках.

Пользоваться таким регулятором частоты вращения очень удобно, вилка регулятора вставляется в розетку сети, а вилка дрели в розетку регулятора. Курок дрели фиксируется в нажатом до предела положении, а частота вращения управляется поворотом ручки диммера. Только необходимо чтобы мощность дрели не превышала мощности диммера. Такой регулятор можно использовать не только для регулирования частоты вращения но и для управления нагревом паяльника или кипятильника.

Регулирование оборотов дрели. Как сделать регулятор.

Как ни странно, но ручная электрическая дрель может использоваться не только по своему прямому назначению, но и несколько нестандартно. Так, при помощи этого инструмента можно сделать самодельные станки. К примеру, сверлильный станок, циркулярный, шлифовальный и так далее. Однако следует отметить, что не все электрические дрели имеют такую функцию, как регулирование частоты оборотов. А ведь в самодельных станках регулирование оборотов является неотъемлемой функцией.

Конечно, большинство современных дрелей снабжены регуляторами оборотов. Так, на корпусе дрели есть специальный курок, который изменяя положение, увеличивает или уменьшает частоту оборотов. Но, практически все встроенные регуляторы фиксируют частоту лишь при максимальном нажатии. При этом на средних и малых оборотов фиксации нет, что и является существенным недостатком. Также, дрель может находиться в неудобном рабочем положении, из-за чего регулирование будет сложным.

Достаточно эффективным и простым решением этой задачи будет изготовление выносного регулятора оборотов. Такой регулятор оборотов дрели можно сделать своими руками, причем достаточно просто. В качестве такого регулятора можно использовать диммер – устройство для регулировки степени освещенности. При изготовлении необходимо задействовать и другие предметы, а именно вилку и розетку. Схематически, вы можете увидеть данное устройство на рисунке, представленном ниже.

Заметим, что исполнение такого регулятора можно выполнить несколькими способами. Наиболее простыми являются два: с применением автоматического выключателя, и без него. Стоит учесть, что такое устройство является самодельным, а имея дело с электрической сетью, будьте осторожны при его изготовлении и использовании.

Теперь, немного подробнее об изготовлении. Исполняя первый вариант, возьмите в руки розетку, и прикрутите к ее концам два провода так, чтоб один при этом был длиннее. Затем, длинный конец подключите к одной из клемм на вилке. Второй провод закрепляете на присоединениях у диммера, а второй его вывод соединяете со второй клеммой электрической вилки. При использовании второго варианта, необходимо внести несколько изменений в схему, а именно, расположить на проводе между вилкой и диммером автоматический выключатель. Как правило, в диммерах установлены обычные выключатели, но нам нужен автоматический, который в случае чего отключит наше устройство от сети.

Таким образом, регулятор оборотов дрели готов, и для удобства его можно поместить в специальный корпус, или же закрепить на деревянной панели.

READ  Двигатель Триммера Не Развивает Обороты

Стабилизированный регулятор оборотов электродрели

Для качественного сверления отверстий плат необходимо использовать электродрель со стабилизатором крутящего момента и оборотов. Транзисторный стабилизированный блок имеет большие потери мощности на регулируемом транзисторе. Большой вес и габариты трансформатора и радиаторов не позволяют выполнить переносной вариант прибора.

Тиристорные регуляторы напряжения выгодно отличаются малым весом и техническими возможностями стабилизации оборотов и крутящего момента электродвигателя. Падение напряжения на силовом тиристоре в импульсном режиме незначительно и при небольшой мощности отпадает потребность в радиаторе.

Характеристики: Напряжение сети 220Вольт Мощность 300 Ватт Ток нагрузки 10 Ампер

Схема регулятора оборотов электродрели стабилизирует крутящий момент введением положительной обратной связи с электродвигателя М1 через RC цепь R12C2 VD2R6R1C1 на эмиттер однопереходного двухбазового транзистора VT1 Диод VD2 позволяет подавать на эмиттер транзистора VT1 только импульсы положительной полярности со щёток электродвигателя дрели М1. Переменный резистор R6 работает как регулятор оборотов, и в тоже время стабилизирует их при изменении нагрузки: Без Обратной связи 0,6А 22,2 В 13ватт 260 об. мин С Обратной связью 2,8 А 21 В 58,8 ватт 520 об.мин

С обратной связью обороты падают незначительно, при холостом ходе в 600 оборотов.

Характеристики двухбазовых транзисторов:

Входная вольт-амперная характеристика транзистора К117:

Однопереходные двухбазовые транзисторы предназначены для работы в генераторах периодических и однократных импульсов Сопротивление между выводами транзисторов зависят от тока управляющего эмиттерного перехода. На входной вольтамперной характеристике однопереходных транзисторов имеется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. При некотором напряжении на эмиттере происходит отпирание транзистора и быстрое нарастание тока через базу. Процесс происходит лавинообразно. Однопереходный транзистор относится к семейству тиристоров. Однопереходный транзистор входит в транзисторно – тиристорную сборку КУ106А-Г и представляет собой гибридный прибор, состоящий из однопереходного транзистора и триодного тиристора.

Схема: Отпирающий импульс с однопереходного транзистора VT1 поступает на управляющий электрод тиристора VS1,который переходит в проводящее состояние и остаётся в нём пока текущий через тиристор VS1 прямой ток больше тока удержания.

Напряжение с резистора R3 цепи катода VS1 через резисторы R7R9 поступает на управляющий электрод мощного тиристора VS2 и приводит его в открытое состояние.

Порог включения тиристора VS2 устанавливается резистором R9. ввиду большого разброса входных характеристик.Анод силового тиристора непосредственно связан с электромотором электродрели М1. Импульсы отрицательной полярности возникшие при вращении электродвигателя устраняютCя диодом VD3. Часть напряжения с коллектора двигателя поступает на стабилизацию вращения – в эммитер двухбазового транзистора VT1.

Светодиод HL1 индицирует напряжение на электродвигателе элекродрели и снижает импульсные помехи напряжением более 300 Вольт.

Диод VD3 обеспечивает протекание обратного тока якоря электродвигателя в то время, когда тиристор заперт. В начале каждого полупериода напряжение выпрямителя через диод VD2 и резисторы R1,R6 поступает на зарядку конденсатора С1, противо –э.д.с в этот момент еще отсутствует. Далее напряжение на аноде тиристора VS2 будет равно разнице напряжения диодного моста VD4-VD7 и противо- э.д.с якоря, то есть от скорости вращения.

Уменьшение скорости при увеличении момента нагрузки на валу снижает противо-э.д.с и ускоряет зарядку конденсатора С1, уменьшает угол задержки отпирания тиристора.снижение скорости почти полностью компенсируется. Импульсы напряжения с резистора R3 поступают на управляющий электрод маломощного тиристора VS1 для предварительного усиления, далее через резисторы установки порога включения R7,R9 на управляющий электрод мощного силового тиристора VS2.Цепь VD1,R9 снижает влияние сетевого напряжения и нагрузки на работу релаксационного генератора на транзисторе VT1.

Ток тиристора VS1 ограничен номиналом резистора R4,снижать его значение не рекомендуется, так как будет нарушено восстановление управляемости, то есть снизится интервал между переходом тока и напряжения тиристора через ноль в отрицательную полярность и обратно в положительную.

Время восстановления зависит от многих факторов: прямого и обратного тока, амплитуды запираемого напряжения и напряжения на управляющем электроде. Кстати, радиопомехи создает обратный ток, который почти мгновенно спадает на этапе запирания тиристора с очень большой скоростью и может вызвать перенапряжения.

Принудительная коммутация создаётся установкой диода VD3 и позволяет прервать ток в тиристоре VS2 на время достаточное для запирания.

Практические испытания регулятора оборотов электродрели в разных режимах с изменением номиналов радиокомпонентов подтвердили теоретические обоснования в использовании положительной обратной связи для стабилизации скорости и оборотов электродвигателя: Обороты холостого хода не превышали 600 об/мин, нагрузка на вал электродвигателя в обоих случаях была около 4 кг силы, электродвигатель типа ДПР 72-Ф6-06 постоянного тока, длина корпуса 80мм, диаметр 40 мм.

Крутящий момент возрос при наличии обратной связи, обороты упали незначительно.

Радиодетали в схеме не дефицитные: резисторы на мощность 0,25 ватт типа МЛТ, двухбазовый транзистор VT1 и тиристор VS1 можно заменить сборкой КУ106В-Г, тип силового тиристора и трансформатора зависит от напряжения и мощности используемого электродвигателя. Хорошо работают в схеме трансформаторы типа ТН-54 с четырьмя обмотками по 6,3 вольта и ток более трех ампер, соединённых в последовательную цепь. Кремневая диодная сборка типа PBL405 имеет небольшое падение напряжения и не требует радиатора.

На плоский тиристор VS2 установить небольшой радиатор 604050.

Регулировка схемы регулятора оборотов электродрели заключается в следующем: при минимальном значении сопротивления резистора R6 (обороты) установить порог включения тиристора VS2 изменением номинала резистора R9, далее увеличением сопротивления резистора R6 установить требуемые обороты электродвигателя. На рисунке печатного монтажа расположены почти все радиодетали кроме цепей коммутации, силового трансформатора и диодного моста, регулятор оборотов и светодиодный индикатор HL1 установлены на верхней крышке корпуса, на боковой стороне закреплены предохранитель FU1, выключатель SA1 и вывод силового шнура.

Литература: 1. Тиристоры. Технический справочник 1971г. Перевод с английского. Издательство «Энергия». 2.Регулятор оборотов электродрели. В.Новиков. « Радиомир» 2006 г. стр.19

3.Резисторы,конденсаторы,трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник. Минск « Беларусь» 1994 г.

Краш-тест платы регулировки оборотов

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; Grinder; 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».

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; Grinder; 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

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».

READ  Обзор Болгарок 125 С Регулировкой Оборотов

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; Grinder; 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».

Назначение

Технически регулятор оборотов электродвигателя предназначен для изменения количества вращения вала за единицу времени. На этапе разгона корректировка частоты обеспечивает более плавную процедуру, меньшие токи и т.д. В некоторых технологических процессах необходимо регулятор оборотов снижает скорость движения оборудования, изменение подачи или нагнетания сырья и т.д.

Однако на практике данная опция может преследовать и другие цели:

  • Экономия затрат электроэнергии – позволяет снизить потери в моменты пуска и остановки вращений мотора, переключения скоростей или регулировки тяговых характеристик. Особенно актуально для часто запускаемых электродвигателей, использующих кратковременные режимы работы.
  • Контроль температурного режима, величины давления без установки обратной связи с рабочим элементом или с таковой в асинхронных электродвигателях.
  • Плавный пуск – предотвращает бросок тока в момент включения, особенно актуально для асинхронных моторов с большой нагрузкой на валу. Приводит к существенному сокращению токовых нагрузок на сеть и исключает ложные срабатывания защитной аппаратуры.
  • Поддержание оборотов трехфазных электродвигателей на требуемой отметке. Актуально для точных технологических операций, где из-за колебаний питающего напряжения может нарушиться качество производства или на валу возникает разное усилие.
  • Регулировка скорости оборотов электродвигателя от 0 до максимума или от другой базовой скорости.
  • Обеспечения достаточного момента на низких частотах вращения электрической машины.

Возможность реализации тех или иных функций у регуляторов оборотов определяет как принцип их действия, так и схематическое исполнение.

Принцип работы

Для регулировки оборотов может использоваться способ понижения или повышения напряжения, изменение силы тока и частоты, подаваемых в обмотки асинхронных и коллекторных электродвигателей. Поэтому далее рассмотрим варианты частотных преобразователей и регуляторов напряжения.

Среди используемых в промышленной и бытовой сфере следует выделить:

  • Введение рабочего сопротивления – реализуется при помощи переменных резисторов, делителей и прочих преобразователей. Хорошо обеспечивает снижение в однофазных двигателях за счет контроля скольжения (разницы между магнитным полем статора и скоростью вращения асинхронных агрегатов). Для этого устанавливаются электродвигатели большей мощности, чтобы на них можно было подавать меньшее напряжение. Соотношение по скорости оборотов будет составлять до 2 раз в сторону уменьшения.
  • Автотрансформаторный – выполняется путем перемещения подвижного контакта по обмотке, что снижает или увеличивает скорость вращения электродвигателя. Преимущество такого принципа заключается в четкой синусоиде переменного тока и большой перегрузочной способности.
  • Тиристорный или симисторный – изменяет величину питающего напряжения посредством пары встречно включенных тиристоров или совместного включения с симистором. Этот способ применим не только в асинхронных двигателях, но и других бытовых приборах – диммерах, переключателях и т.д.

Рис. 1. Схема тиристорного регулятора

Как видите на схеме, подаваемое на тот же асинхронный однофазный электродвигатель напряжение, проходит через переменный резистор R1 на тиристор D1 и на управляющий электрод симистора T1. Перемещая ручку тиристорного регулятора R1 изменяем и скорость вращения однофазного электродвигателя.

  • Транзисторный – позволяет изменять форму подаваемого напряжения за счет преобразования числа импульсов и временной паузы между подаваемым напряжением. Благодаря чему получил название широтно-импульсной модуляции, пример такого регулятора приведена на схеме ниже.

Регулировка оборотов на транзисторах

Здесь питание однофазного асинхронного двигателя производится от косильной лески 220В через выпрямительный блок VD1-4, далее напряжение поступает на эмиттер и коллектор транзисторов VT1 и VT2. Подавая управляющий сигнал на базы этих транзисторов, и регулируют обороты мотора.

  • Частотный – преобразует частоту подаваемого напряжения на обмотки однофазного или трехфазного асинхронного электродвигателя. Это наиболее современный способ, ранее он относился к дорогостоящим, но с появлением дешевых высоковольтных полупроводников и микроконтроллеров перешел в разряд наиболее эффективных. Может реализовываться с помощью транзисторов, микросхем или микроконтроллеров, способных уменьшать или увеличивать частоту ШИМ.

Пример частотного регулирования

  • Полюсный – позволяет регулировать частоту вращения электродвигателя при переключении количества катушек в фазных обмотках, в результате чего изменяется направление и величина тока, протекающего в каждой из них. Реализуется как за счет намотки нескольких катушек для каждой из фаз, так и одновременным последовательным или параллельным соединением катушек, такой принцип приведен на рисунке ниже.

Регулировка оборотов переключением пар полюсов

Как выбрать?

Конкретная модель регулятора оборотов должна подбираться в соответствии с типом подключаемой электрической машины – коллекторный двигатель, трехфазный или однофазный электродвигатель. В соответствии с чем и подбирается определенный преобразователь частоты вращения.

Помимо этого для регулятора оборотов необходимо выбрать:

  • Тип управления – выделяют два способа: скалярный и векторный. Первый из них привязывается к нагрузке на валу и является более простым, но менее надежным. Второй отстраивается по обратной связи от величины магнитного потока и выступает полной противоположностью первого.
  • Мощность – должна выбираться не менее или даже больше, чем номинал подключаемого электродвигателя на максимальных оборотах, желательно обеспечивать запас, особенно для электронных регуляторов.
  • Номинальное напряжение – выбирается в соответствии с величиной разности потенциалов для обмоток асинхронного или коллекторного электродвигателя. Если вы подключаете к заводскому или самодельному регулятору одну электрическую машину, будет достаточно именно такого номинала, если их несколько, частотный регулятор должен иметь широкий диапазон по напряжению.
  • Диапазон частот вращения – подбирается в соответствии с конкретным типом оборудования. К примеру, для вращения вентилятора достаточно от 500 до 1000 об/мин, а вот станку может потребоваться до 3000 об/мин.
  • Габаритные размеры и вес – выбирайте таким образом, чтобы они соответствовали конструкции оборудования, не мешали работе электродвигателя. Если под регулятор оборотов будет использоваться соответствующая ниша или разъем, то размеры подбираются в соответствии с величиной свободного пространства.

Регулятор оборотов электродвигателя: назначение, принцип работы

В большинстве современных бытовых и промышленных приборов применяются электрические машины, совершающие какую-либо полезную работу. В качестве рабочего инструмента в них могут выступать самые разнообразные приспособления, которые необходимо вращать с различной скоростью. Для изменения этого параметра используется регулятор оборотов электродвигателя.

Подключение

Способ подключения регулятора оборотов электродвигателя будет отличаться в зависимости от его типа и принципа действия. Поэтому в качестве примера мы разберем один из наиболее распространенных частотных регуляторов, которые используются в самых различных сферах.

Перед подключением обязательно ознакомьтесь с заводской схемой. Как правило, вы можете увидеть ее на самом регуляторе оборотов, либо в паспорте устройства:

Далее, пользуясь распиновкой, можно определить количество выводов, которые будут использоваться для подключения регулятора электродвигателя к сети. В нашем примере, рассмотрим случай, когда применяется трехпроводная система, значит, понадобится фаза, ноль и земля. На задней панели регулятора это два вывода AC и FG:

Затем необходимо проверить цветовую маркировку разъема с приведенной схемой и сопоставить ее со всеми элементами электродвигателя, которые будут подключаться в вашем случае. Если какие-то выводы окажутся лишними, их можно закоротить, как показано на рисунке выше.

Если все выводы регулятора соответствуют клеммам электродвигателя, можете подсоединять их друг к другу и к сети.

Регулятор оборотов с сохранением мощности

Регулятор оборотов электродрели без потери мощности

Бесплатная техническая библиотека: ▪ Все статьи А-Я ▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники ▪ Новости науки и техники ▪ Журналы, книги, сборники ▪ Архив статей и поиск ▪ Схемы, сервис-мануалы ▪ Электронные справочники ▪ Инструкции по эксплуатации▪ Голосования▪ Ваши истории из жизни ▪ На досуге ▪ Случайные статьи ▪ Отзывы о сайте

Справочник: ▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых ▪ Биографии великих ученых ▪ Важнейшие научные открытия ▪ Детская научная лаборатория ▪ Должностные инструкции ▪ Домашняя мастерская ▪ Жизнь замечательных физиков ▪ Заводские технологии на дому▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом ▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства ▪ Искусство аудио ▪ Искусство видео ▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас ▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ) ▪ Конспекты лекций, шпаргалки ▪ Крылатые слова, фразеологизмы ▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный ▪ Любителям путешествовать. советы туристу ▪ Моделирование ▪ Нормативная документация по охране труда ▪ Опыты по физике ▪ Опыты по химии ▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД) ▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП) ▪ Охрана труда ▪ Радиоэлектроника и электротехника ▪ Строителю, домашнему мастеру ▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ) ▪ Чудеса природы ▪ Шпионские штучки ▪ Электрик в доме ▪ Эффектные фокусы и их разгадки

Техническая документация: ▪ Схемы и сервис-мануалы ▪ Книги, журналы, сборники ▪ Справочники ▪ Параметры радиодеталей ▪ Прошивки ▪ Инструкции по эксплуатации ▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

READ  Шлифмашина Bosch 125 С Регулировкой Оборотов

Бесплатный архив статей (200000 статей в Архиве)

Алфавитный указатель статей в книгах и журналах

Бонусы:▪ Ваши истории ▪ Загадки для взрослых и детей ▪ Знаете ли Вы, что. ▪ Зрительные иллюзии ▪ Веселые задачки ▪ Каталог Вивасан ▪ Палиндромы ▪ Сборка кубика Рубика ▪ Форумы ▪ Карта сайта

Дизайн и поддержка:Александр Кузнецов

Техническое обеспечение: Михаил Булах

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на https://www.diagram.com.ua

сделано в Украине

Для высококачественного сверления отверстий в печатных платах необходима электродрель с регулятором частоты вращения и крутящего момента. Транзисторные регуляторы имеют, как правило, низкий КПД, что ведет к увеличению размеров и массы трансформатора питания и теплоотвода. В этом отношении более выгодны тринисторные устройства, поскольку потери энергии в тринисторе, работающем в ключевом режиме, незначительны. По этой причине отпадает необходимость в отводе от него тепла.

Схема тринисторного регулятора частоты вращения со стабилизацией крутящего момента, предназначенного для электродрели с коллекторным двигателем постоянного тока, изображена на рис. 1. Электродвигатель и все узлы регулятора питает несглаженное выпрямленное напряжение, поступающее с подключенного к обмотке II трансформатора Т1 диодного моста VD1.VD4.

Ограничитель напряжения, состоящий из резистора R7 и стабилитрона VD5, снижает влияние изменений сетевого напряжения и нагрузки на работу релаксационного генератора на однопереходном транзисторе VT1. Генерируемые импульсы поступают на управляющий электрод маломощного тринистора VS1, служащего предварительным усилителем, а затем через резисторы R8 и R10. на управляющий электрод мощного тринистора VS2, открывая его.

Напряжение на аноде тринистора VS2, пока он закрыт, равно разности напряжения питания, поступающего с выпрямителя на диодном мосте VD1. VD4, и противо-ЭДС, создаваемой вращающимся якорем двигателя М1 (она пропорциональна частоте вращения). Разностное напряжение поступает через фильтр R12C5 во времязадающую цепь релаксационного генератора, изменяя задержку генерируемых им импульсов относительно начала каждого полупериода сетевого напряжения. Диод VD6 предотвращает разрядку конденсатора С4 в интервалах времени, когда тринистор VS2 открыт. С увеличением частоты вращения задержка импульсов увеличивается, что приводит к уменьшению эффективного значения напряжения, приложенного к электродвигателю М1. Уменьшение частоты вращения (например, под влиянием механической нагрузки) приводит, в свою очередь, к увеличению приложенного к двигателю напряжения. Таким образом, стабилизируется частота вращения его вала. Стабилизируемое значение частоты можно регулировать, изменяя параметры времязадающей цепи генератора переменным резистором R4.

Ток, протекающий через открытый тринистор VS1, ограничен резистором R5. Уменьшать его номинал не рекомендуется, поскольку это может нарушить условия своевременного закрывания тринистора. Тринистор VS2 также закрывается в конце каждого полупериода питающего напряжения. Благодаря диоду VD7 анодный ток тринистора прерывается на достаточное для этого время.

На изображенной на рис. 2 печатной плате регулятора размещены почти все его детали, кроме конденсатора С2, трансформатора Т1 и диодов VD1. VD4. Переменный резистор R4 и светодиод HL1 установлены на верхней крышке корпуса прибора. На одной из боковых стенок корпуса закреплены держатель плавкой вставки FU1 и выключатель SA1, через нее же введен сетевой шнур.

Однопереходный транзистор КТ117Б вместе с тринистором КУ101Е можно заменить сборкой КУ106В или КУ106Г, содержащей оба этих прибора. Выбор тринистора VS2 и трансформатора Т1 обусловлен мощностью и номинальным напряжением питания электродвигателя М1. Автор использовал трансформатор ТН54-127/220-50, соединив последовательно его четыре вторичные обмотки на 6,3 В каждая. Примененные в регуляторе германиевые диоды Д304 имеют небольшое прямое падение напряжения, что позволяет обойтись без теплоотводов.

При налаживании прежде всего устанавливают сопротивление переменного резистора R4 минимальным и добиваются устойчивого включения тринистора VS2, вращая для этого подстроечный резистор R10. Далее увеличением сопротивления резистора R4 доводят частоту вращения вала электродрели до требуемой.

Практические испытания регулятора и подбор оптимальных номиналов его элементов производились с электродрелью, оснащенной коллекторным двигателем постоянного тока ДПР72-Ф6-06 (длина корпуса. 80 мм, диаметр. 40 мм). Частота вращения сверла на холостом ходу была равна 600 мин. При отключенной обратной связи в регуляторе она уменьшилась под нагрузкой до 260 мин. Когда обратная связь была включена, частота увеличилась до 520 мин (при той же механической нагрузке). Крутящий момент при этом заметно возрос.

Смотрите другие статьи раздела Электроника в быту.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Стабилизированный регулятор оборотов электродрели

Для качественного сверления отверстий плат необходимо использовать электродрель со стабилизатором крутящего момента и оборотов. Транзисторный стабилизированный блок имеет большие потери мощности на регулируемом транзисторе. Большой вес и габариты трансформатора и радиаторов не позволяют выполнить переносной вариант прибора.

Тиристорные регуляторы напряжения выгодно отличаются малым весом и техническими возможностями стабилизации оборотов и крутящего момента электродвигателя. Падение напряжения на силовом тиристоре в импульсном режиме незначительно и при небольшой мощности отпадает потребность в радиаторе.

Характеристики: Напряжение сети 220Вольт Мощность 300 Ватт Ток нагрузки 10 Ампер Стабилизация 86,7%

Схема регулятора оборотов электродрели стабилизирует крутящий момент введением положительной обратной связи с электродвигателя М1 через RC цепь R12C2 VD2R6R1C1 на эмиттер однопереходного двухбазового транзистора VT1 Диод VD2 позволяет подавать на эмиттер транзистора VT1 только импульсы положительной полярности со щёток электродвигателя дрели М1. Переменный резистор R6 работает как регулятор оборотов, и в тоже время стабилизирует их при изменении нагрузки: Без Обратной связи 0,6А 22,2 В 13ватт 260 об. мин С Обратной связью 2,8 А 21 В 58,8 ватт 520 об.мин С обратной связью обороты падают незначительно, при холостом ходе в 600 оборотов.

Характеристики двухбазовых транзисторов:

Входная вольт-амперная характеристика транзистора К117:

Однопереходные двухбазовые транзисторы предназначены для работы в генераторах периодических и однократных импульсов Сопротивление между выводами транзисторов зависят от тока управляющего эмиттерного перехода. На входной вольтамперной характеристике однопереходных транзисторов имеется участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. При некотором напряжении на эмиттере происходит отпирание транзистора и быстрое нарастание тока через базу. Процесс происходит лавинообразно. Однопереходный транзистор относится к семейству тиристоров. Однопереходный транзистор входит в транзисторно – тиристорную сборку КУ106А-Г и представляет собой гибридный прибор, состоящий из однопереходного транзистора и триодного тиристора.

Схема: Отпирающий импульс с однопереходного транзистора VT1 поступает на управляющий электрод тиристора VS1,который переходит в проводящее состояние и остаётся в нём пока текущий через тиристор VS1 прямой ток больше тока удержания. Напряжение с резистора R3 цепи катода VS1 через резисторы R7R9 поступает на управляющий электрод мощного тиристора VS2 и приводит его в открытое состояние.

Порог включения тиристора VS2 устанавливается резистором R9. ввиду большого разброса входных характеристик.Анод силового тиристора непосредственно связан с электромотором электродрели М1. Импульсы отрицательной полярности возникшие при вращении электродвигателя устраняютCя диодом VD3. Часть напряжения с коллектора двигателя поступает на стабилизацию вращения – в эммитер двухбазового транзистора VT1. Светодиод HL1 индицирует напряжение на электродвигателе элекродрели и снижает импульсные помехи напряжением более 300 Вольт.

Диод VD3 обеспечивает протекание обратного тока якоря электродвигателя в то время, когда тиристор заперт. В начале каждого полупериода напряжение выпрямителя через диод VD2 и резисторы R1,R6 поступает на зарядку конденсатора С1, противо –э.д.с в этот момент еще отсутствует. Далее напряжение на аноде тиристора VS2 будет равно разнице напряжения диодного моста VD4-VD7 и противо- э.д.с якоря, то есть от скорости вращения.

Нереально Простой регулятор оборотов! С поддержанием мощности. Без микросхем и тахогенератора!

Уменьшение скорости при увеличении момента нагрузки на валу снижает противо-э.д.с и ускоряет зарядку конденсатора С1, уменьшает угол задержки отпирания тиристора.снижение скорости почти полностью компенсируется. Импульсы напряжения с резистора R3 поступают на управляющий электрод маломощного тиристора VS1 для предварительного усиления, далее через резисторы установки порога включения R7,R9 на управляющий электрод мощного силового тиристора VS2.Цепь VD1,R9 снижает влияние сетевого напряжения и нагрузки на работу релаксационного генератора на транзисторе VT1. Ток тиристора VS1 ограничен номиналом резистора R4,снижать его значение не рекомендуется, так как будет нарушено восстановление управляемости, то есть снизится интервал между переходом тока и напряжения тиристора через ноль в отрицательную полярность и обратно в положительную.

Время восстановления зависит от многих факторов: прямого и обратного тока, амплитуды запираемого напряжения и напряжения на управляющем электроде. Кстати, радиопомехи создает обратный ток, который почти мгновенно спадает на этапе запирания тиристора с очень большой скоростью и может вызвать перенапряжения. Принудительная коммутация создаётся установкой диода VD3 и позволяет прервать ток в тиристоре VS2 на время достаточное для запирания.

Практические испытания регулятора оборотов электродрели в разных режимах с изменением номиналов радиокомпонентов подтвердили теоретические обоснования в использовании положительной обратной связи для стабилизации скорости и оборотов электродвигателя: Обороты холостого хода не превышали 600 об/мин, нагрузка на вал электродвигателя в обоих случаях была около 4 кг силы, электродвигатель типа ДПР 72-Ф6-06 постоянного тока, длина корпуса 80мм, диаметр 40 мм. Крутящий момент возрос при наличии обратной связи, обороты упали незначительно.

Радиодетали в схеме не дефицитные: резисторы на мощность 0,25 ватт типа МЛТ, двухбазовый транзистор VT1 и тиристор VS1 можно заменить сборкой КУ106В-Г, тип силового тиристора и трансформатора зависит от напряжения и мощности используемого электродвигателя. Хорошо работают в схеме трансформаторы типа ТН-54 с четырьмя обмотками по 6,3 вольта и ток более трех ампер, соединённых в последовательную цепь. Кремневая диодная сборка типа PBL405 имеет небольшое падение напряжения и не требует радиатора. На плоский тиристор VS2 установить небольшой радиатор 604050.

Регулировка схемы регулятора оборотов электродрели заключается в следующем: при минимальном значении сопротивления резистора R6 (обороты) установить порог включения тиристора VS2 изменением номинала резистора R9, далее увеличением сопротивления резистора R6 установить требуемые обороты электродвигателя. На рисунке печатного монтажа расположены почти все радиодетали кроме цепей коммутации, силового трансформатора и диодного моста, регулятор оборотов и светодиодный индикатор HL1 установлены на верхней крышке корпуса, на боковой стороне закреплены предохранитель FU1, выключатель SA1 и вывод силового шнура.

Литература: 1. Тиристоры. Технический справочник 1971г. Перевод с английского. Издательство «Энергия». 2.Регулятор оборотов электродрели. В.Новиков. « Радиомир» 2006 г. стр.19 3.Резисторы,конденсаторы,трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА. Справочник. Минск « Беларусь» 1994 г.