Кожен із нас вдома має якийсь електроприлад, який працює в будинку не один рік. Але згодом потужність техніки слабшає і виконує своїх прямих призначень. Саме тоді варто звернути увагу на начинки обладнання. Здебільшого проблеми виникають із електродвигуном, який відповідає за функціональність техніки. Тоді варто звернути увагу на прилад, який регулює обороти потужності двигуна без зниження їх потужності.
Види двигунів
Регулятор оборотів з підтримкою потужності - винахід, який вдихне нове життя в електроприлад, і він працюватиме як щойно придбаний товар. Але варто пам'ятати, що двигуни бувають різних форматів і у кожного своя гранична робота.
Двигуни різні за характеристиками. Це означає те, що та чи інша техніка працює на різних частотах обороту валу, що запускає механізм. Мотор може бути:
- однофазним,
- двофазним,
- трифазним.
Здебільшого трифазні електромотори зустрічаються на заводах чи великих фабриках. У домашніх умовах використовуються однофазні та двофазні. Цієї електрики вистачає на роботу побутової техніки.
Регулятор обертів потужності
Принципи роботи
Регулятор обертів електродвигуна 220 без втрати потужності використовується для підтримки початкової заданої частоти обертів валу. Це один із основних принципів даного приладу, який називається частотним регулятором.
За допомогою нього електроприлад працює у встановленій частоті обертів двигуна та не знижує її. Також регулятор швидкості двигуна впливає на охолодження та вентиляцію двигуна. За допомогою потужності встановлюється швидкість, яку можна підняти, так і знизити.
Питання про те, як зменшити обороти електродвигуна 220 В, задавалися багато людей. Але ця процедура досить проста. Варто лише змінити частоту напруги живлення, що істотно знизить продуктивність валу мотора. Також можна змінити живлення двигуна, задіявши при цьому його котушки. Управління електрикою тісно пов'язане з магнітним полем та ковзанням електродвигуна. Для таких дій використовують переважно автотрансформатор, побутові регулятори, які зменшують обороти даного механізму. Але варто також пам'ятати про те, що зменшуватиметься потужність двигуна.
Обертання валу
Двигуни ділять на:
- асинхронні,
- колекторні.
Регулятор швидкості обертання асинхронного двигуна залежить від підключення струму до механізму. Суть роботи асинхронного двигуна залежить від магнітних котушок, через які проходить рамка. Вона повертається на ковзних контактах. І коли при повороті вона розгорнеться на 180 градусів, то за даними контактами зв'язок потече у зворотному напрямку. Таким чином, обертання залишиться незмінним. Але при цій дії потрібний ефект не буде отримано. Він набуде чинності після внесення до механізму пари десятків рамок цього типу.
Колекторний двигун використовується дуже часто. Його робота проста, тому що пропускається струм проходить безпосередньо - через це не втрачається потужність оборотів електродвигуна, і механізм споживає менше електрики.
Двигун пральної машини також потребує регулювання потужності. Для цього були зроблені спеціальні плати, які справляються зі своєю роботою: плата регулювання обертів двигуна від пральної машини несе багатофункціональне вживання, тому що при її застосуванні знижується напруга, але не втрачається потужність обертання.
Схема цієї плати перевірена. Варто лише поставити мости з діодів, підібравши оптрон для світлодіода. При цьому потрібно поставити симистор на радіатор. В основному регулювання двигуна починається від 1000 оборотів.
Якщо не влаштовує регулятор потужності та не вистачає його функціональності, можна зробити чи вдосконалити механізм . Для цього потрібно враховувати силу струму, яка не повинна перевищувати 70 А, та тепловіддачу під час використання. Тому можна встановити амперметр для налаштування схеми. Частота буде невеликою та буде визначена конденсатором С2.
Далі варто налаштувати регулятор та його частоту. При виході цей імпульс виходитиме через двотактний підсилювач на транзисторах. Також можна зробити 2 резистори, які будуть служити виходом для охолоджувальної системи комп'ютера. Щоб схема не згоріла, потрібен спеціальний блокатор, який буде подвоєним значенням струму. Так цей механізм працюватиме довго й у потрібному обсязі. Регулюючі пристрої потужності забезпечать вашим електроприладам довгі роки служби без особливих витрат.
Прекрасний для саморобок двигун від пральної машини має надто високі обороти, і малий ресурс на максимальних оборотах. Тому я застосовую простий саморобний регулятор обертів (без втрати потужності). Схема випробувана та показала чудовий результат. Оберти регулюються приблизно від 600 до max.
Потенціометр електрично ізольований від мережі, що підвищує безпеку користування регулятором.
Симистор потрібно поставити на радіатор.
Оптопара (2 шт) практично будь-яка, але EL814 має всередині 2 зустрічні світлодіоди, і проситься в цю схему.
Високовольтний транзистор можна поставити, наприклад, IRF740 (від БП комп'ютера), але шкода такий потужний транзистор ставити в ланцюг. Добре працюють транзистори 1N60, 13003, КТ940.
Замість мосту КЦ407 цілком підійде міст із 1N4007, або будь-який на >300V, і струм >100mA.
Друк у форматі.lay5. Друкарка намальована «Вигляд з боку М2 (пайка)», так що при виведенні на принтер її треба дзеркати. Колір М2 = чорний, фон = білий, інші кольори не друкувати. Контур плати (для обрізки) виконаний за М2, і буде покажчиком меж плати після травлення. Перед запаюванням деталей його слід видалити. У друк додано малюнок деталей з боку монтажу для перенесення на друк. Вона тоді набуває красивого та закінченого вигляду.
Регулювання від 600 оборотів підходить для більшості саморобок, але для особливих випадків пропонується схема з німецьким транзистором. Мінімальні обороти вдалось знизити до 200.
Мінімальні обороти отримав 200 об/хв (170-210, електронний тахометр на низьких оборотах погано міряє), транзистор Т3 поставив ГТ309, він прямої провідності та їх багато. Якщо поставити МП39, 40, 41, П13, 14, 15, то обороти повинні знизитися, але не бачу потреби. Головне, що таких транзисторів як бруду, на відміну МП37 (дивися форум).
Плавний пуск чудово працює, Правда на валу мотора порожньо, але від навантаження на валу при пуску підберу R5 при необхідності.
R5 = 0-3к3 залежно від навантаження; R6 = 18 Ом - 51 Ом - залежно від симистора, у мене зараз цього резистора немає; R4 = 3к – 10к – захист Т3;; RР1 = 2к-10к - регулятор швидкості, пов'язаний з мережею, захист від мережевої напруги оператора є обов'язковим!!!. Є потенціометри із пластмасовою віссю, бажано використовувати!!!Це великий недолік цієї схеми, і якщо немає великої необхідності в малих оборотах, раджу використовувати V17 (від 600 об/хв).
С2 = плавний пуск = час затримки включення мотора;; R5 = заряд С2 = нахил кривої заряду = час розгону мотора;; R7 - час розряду С2 для наступного циклу плавного пуску (при 51к приблизно 2-3 сек)
Список радіоелементів
| Позначення | Тип | Номінал | Кількість | Примітка | Магазин | Мій блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| T1 | Сімістор | BT139-600 | 1 | До блокноту | ||
| T2 | Діністор | 1 | До блокноту | |||
| VD | Діодний міст | КЦ407А | 1 | До блокноту | ||
| VD4 | Випрямний діод | 1N4148 | 1 | До блокноту | ||
| С2 | Конденсатор | 220 мкФ х 4 В | 1 | До блокноту | ||
| З 1 | Конденсатор | 100 нФ х 160 В | 1 | До блокноту | ||
| R1 | Резистор | 3.3 ком 0,5W | 1 | До блокноту | ||
| R2 | Резистор | 330 Ом 0,5W | 1 | До блокноту | ||
| R3 | Резистор | 470 ком 0,125W | 1 | До блокноту | ||
| R4 | Резистор | 200 Ом 0,125W | 1 | До блокноту | ||
| R5 | Резистор | 200 Ом 0,125W | 1 | До блокноту | ||
| V1 | Оптопара | PC817 | 2 | До блокноту | ||
| T3 | Біполярний транзистор | ГТ309Г | 1 | До блокноту | ||
| C2a | Конденсатор | 47 мкФ х 4 В | 1 |
При використанні електродвигуна у різних пристроях та інструментах незмінно виникає необхідність регулювання швидкості обертання валу.
Самостійно зробити регулятор оборотів електродвигуна не складе труднощів. Потрібно лише знайти якісну схему, пристрій якої цілком би підходило до особливостей і типу конкретного електричного двигуна.
Використання частотних перетворювачів
Для регулювання обертів електричного двигуна, що працює від мережі з напругою 220 і 380 Вольт, можуть використовуватися частотні перетворювачі. Високотехнологічні електронні пристрої дозволяють завдяки зміні частоти та амплітуди сигналу плавно регулювати частоту обертання електродвигуна.
В основі таких перетворювачів лежать потужні напівпровідникові транзистори з широкоімпульсними модуляторами.
Перетворювачі за допомогою відповідного блоку управління мікроконтролера дозволяють плавно змінювати показник оборотів двигуна.
Високотехнологічні перетворювачі частоти використовуються у складних та навантажених механізмах. Сучасні частотні регулятори мають одразу кілька ступенів захисту, у тому числі за навантаженням, показником струму напруги та іншими характеристиками. Окремі моделі живляться від електромережі з однофазною напругою 220 Вольт і можуть переробляти напругу трифазні 380 Вольт. Використання таких перетворювачів дозволяє в домашніх умовах використовувати електричні асинхронні двигуни без застосування складних схем підключення.
Застосування електронних регуляторів
Використання потужних асинхронних двигунів неможливе без застосування відповідних регуляторів обертів. Такі перетворювачі використовуються для таких цілей:
Використовувана частотними перетворювачами схема роботи аналогічна більшість побутових приладів. Схожі пристрої також використовуються у зварювальних апаратах, ДБЖ, живленні ПК та ноутбуків, стабілізаторах напруги, блоках розпалювання ламп, а також у моніторах та рідкокристалічних телевізорах.
Незважаючи на складність схеми, що здається, зробити регулятор оборотів електродвигуна 220 В буде досить просто.
Принцип роботи пристрою
Принцип роботи та конструкція регулятора оборотів двигуна відрізняється простотою, тому, вивчивши технічні моменти, цілком під силу виконати їх самостійно. Конструктивно виділяють декілька основних компонентів, з яких складаються регулятори обертання:
Відмінністю асинхронних двигунів від стандартних приводівє обертання ротора з максимальними показниками потужності під час подачі напруги на обмотку трансформатора. На початковому етапі показники споживаного струму і потужність двигуна зростає до максимуму, що призводить до суттєвого навантаження на привід і його швидкого виходу з ладу.
При запуску двигуна на максимальних оборотах виділяється велика кількість тепла, що призводить до перегріву приводу, обмотки та інших елементів приводу. Завдяки використанню частотного перетворювача є можливість плавно розганяти двигун, що попереджає перегрів та інші проблеми з агрегатом. Електромотор може при використанні частотного перетворювача запускатися на частоті обертів 1000 за хвилину, а в подальшому забезпечується плавний розгін, коли кожні 10 секунд додається 100-200 обертів двигуна.
Виготовлення саморобних реле
Виготовити саморобний регулятор обертів електродвигуна 12 В не складе будь-якої праці. Для такої роботи знадобиться таке:
- Дротові резистори.
- Перемикач на кілька положень.
- Блок управління та реле.
Використання дротяних резисторів дозволяє змінювати напругу живлення, відповідно, і частоту обертання двигуна. Такий регулятор забезпечує ступінчастий розгін двигуна, відрізняється простою конструкцією і може бути виконаний навіть початківцями радіоаматорами. Такі найпростіші саморобні ступінчасті регулятори можна використовувати з асинхронними та контактними двигунами.
Принцип роботи саморобного перетворювача:
У минулому найбільшою популярністю користувалися механічні регулятори, виконані на основі варіатора чи шестерного приводу. Однак вони не відрізнялися належною надійністю і часто виходили з ладу.
Саморобні електронні регулятори зарекомендували себе з найкращого боку. Вони використовують принцип зміни ступінчастої або плавної напруги, відрізняються довговічністю, надійністю, мають компактні габарити та забезпечують можливість тонкого налаштування роботи приводу.
Додаткове використання в схемах електронних регуляторів симісторів та аналогічних пристроїв дозволяє забезпечити плавну зміну потужності напруги, відповідно електродвигун правильно набиратиме оберти, поступово виходячи на свою максимальну потужність.
Для забезпечення якісного регулювання в схему включаються змінні резистори, які змінюють амплітуду вхідного сигналу, забезпечуючи плавну або ступінчасту зміну числа обертів.
Схема на ШІМ-транзисторі
Регулювати швидкість обертання вала у малопотужних електродвигунів можна за допомогою шин-транзистора та послідовного з'єднання резисторів у живленні. Цей варіант відрізняється простотою реалізації, однак має низький ККД і не дозволяє плавно змінювати швидкість обертання двигуна. Виготовити своїми руками регулятор обертів колекторного двигуна 220 з використанням шим-транзистора не складе особливої складності.
Принцип роботи регулятора на транзисторі:
- Використовувані сьогодні шин-транзистори мають генератор пилкоподібної напруги частотою 150 Герц.
- Операційні підсилювачі використовують у ролі компаратора.
- Зміна швидкості обертання здійснюється рахунок наявності змінного резистора, управляючого тривалістю імпульсів.
Транзистори мають рівну постійну амплітуду імпульсів, ідентичну амплітуді напруги живлення. Це дозволяє виконувати регулювання обертів двигуна 220 і підтримувати роботу агрегату навіть при подачі мінімальної напруги на обмотку трансформатора.
Завдяки можливості підключення мікроконтролера до ШІМ-транзистора забезпечується можливість автоматичного налаштування та регулювання роботи електроприводу. Такі схеми виконання перетворювачів можуть мати додаткові компоненти, які розширюють функціональні можливості приводу, забезпечуючи роботу в автоматичному режимі.
Впровадження автоматичних систем керування
Наявність в регуляторах і частотних перетворювачах мікроконтролерного управління дозволяє поліпшити параметри роботи приводу, а сам мотор може працювати в повністю автоматичному режимі, коли контролер, що використовується плавно або ступінчасто змінює показники частоти обертання агрегату. Сьогодні як мікроконтролерне управління використовуються процесори, які мають відмінне число виходів і входів. До такого мікроконтролера можна підключити різні електронні ключі, кнопки, всілякі датчики втрати сигналу тощо.
У продажу можна знайти різні типи мікроконтролерів, які відрізняються простотою у використанні, гарантують якісне налаштування роботи перетворювача та регулятора, а наявність додаткових входів і виходів дозволяє підключати до процесора різні додаткові датчики, за сигналом яких пристрій буде зменшувати або збільшувати кількість обертів або повністю припиняти подачу напруги на обмотки електродвигуна.
Сьогодні у продажу є різні перетворювачі та регулятори електродвигуна. Втім, за наявності навіть мінімальних навичок роботи з радіодеталями та вмінні читати схеми можна виконати такий найпростіший пристрій, який плавно або ступінчасто змінюватиме обороти двигуна. Додатково можна включити в ланцюг керуючий симисторний реостат і резистор, що дозволить плавно змінювати оберти, а наявність мікроконтролерного керування повністю автоматизує використання електричних двигунів.
У вас є болгарка, але немає регулятора обертів? Ви можете зробити його своїми руками.
Регулятор обертів та плавний пуск для болгарки
І те, й інше необхідно для надійної та зручної роботи електроінструменту.
Що таке регулятор оборотів і для чого він потрібен
Цей пристрій призначений для керування потужністю електродвигуна. З його допомогою можна регулювати швидкість обертання валу. Цифри на регулювальному колесі означають зміну частоти обертання диска.
Регулятор встановлюється не всі болгарки.
Болгарки з регулятором оборотів: приклади на фото
Відсутність регулятора сильно обмежує застосування шліфувальної машини. Швидкість обертання диска впливає на якість роботи болгарки і залежить від товщини та твердості оброблюваного матеріалу.
Якщо швидкість не регулюється, обороти постійно тримаються на максимумі. Такий режим підходить лише для твердих та товстих матеріалів, таких як куточок, труба або профіль. Причини, з яких наявність регулятора необхідна:
- Для тонкого металу або м'якого дерева потрібна нижча швидкість обертання. Інакше край металу оплавиться, робоча поверхня диска замиліться, а дерево почорніє від високої температури.
- Для різання мінералів необхідно регулювати оберти. Від більшості з них на високій швидкості відколюються дрібні шматочки і місце різання стає нерівним.
- Для полірування автомобілів не потрібна найвища швидкість, інакше лакофарбове покриття зіпсується.
- Щоб поміняти диск із меншого діаметра на більший, треба зменшити оберти. Практично неможливо утримати руками болгарку з великим диском, що обертається на величезній швидкості.
- Діамантові диски не можна перегрівати, щоб не зіпсувати поверхню. І тому знижуються обороти.
Навіщо потрібний плавний пуск
Наявність такого запуску – це дуже важливий момент. При запуску потужного електроінструменту, підключеного до мережі, відбувається кидок пускового струму, який багато разів перевищує номінальний струм двигуна, напруга в мережі просідає. Хоча цей кидок короткочасний, він викликає підвищене зношування щіток, колектора двигуна і всіх елементів інструменту, по яких він протікає. Це може стати причиною виходу з ладу самого інструменту, особливо китайського, з ненадійними обмотками, які можуть у самий невідповідний момент згоріти під час включення. А також йде великий механічний ривок при запуску, що веде до швидкого зношування редуктора. Такий запуск продовжує життя електроінструменту і підвищує рівень комфорту при роботі.
Електронний блок в УШМ
Електронний блок дозволяє об'єднати регулятор обертів та плавний пуск в одне ціле. Електронна схема реалізована за принципом імпульсно-фазового управління з поступовим збільшенням фази відкриття симістора. Таким блоком можуть забезпечуватися болгарки різної потужності та цінової категорії.
Різновиди пристроїв з електронним блоком: приклади таблиці
Кутошліфувальні машини з електронним блоком: популярні на фото
Регулятор обертів своїми руками
Регулятор обертів встановлюється не всі моделі болгарок. Можна зробити блок для регулювання обертів своїми руками або придбати готовий.
Заводські регулятори оборотів болгарок: фотоприклади
Регулятор обертів болгарок Bosh 
Регулятор обертів болгарок Sturm 
Регулятор обертів болгарок DWT
Такі регулювальники мають нескладну електронну схему. Тому створити аналог своїми руками не складе особливих труднощів. Розглянемо, із чого збирається регулятор обертів для болгарок до 3 кВт.
Виготовлення друкованої плати
Найпростіша схема представлена нижче.
Так як схема дуже проста, немає сенсу через неї встановлювати комп'ютерну програму для обробки електросхем. Тим більше, що для друку потрібен спеціальний папір. І не всі мають лазерний принтер. Тому підемо найпростішим шляхом виготовлення друкованої плати.
Візьміть шматок текстоліту. Відріжте необхідний мікросхеми розмір. Поверхню зашкурьте та знежирте. Візьміть маркер для лазерних дисків та намалюйте схему на текстоліті. Щоб не помилитись, спочатку малюйте олівцем. Далі, приступаємо до травлення. Можна купити хлорне залізо, але після нього погано відмивається раковина. Якщо випадково капніть на одяг, залишаться плями, які неможливо остаточно вивести. Тому будемо використовувати безпечний та дешевий метод. Підготуйте пластикову ємність для розчину. Влийте перекис водню 100 мл. Додайте підлогу столової ложки солі та пакетик лимонної кислоти до 50 г. Розчин виготовляється без води. Із пропорціями можна експериментувати. І завжди робіть свіжий розчин. Мідь має вся стравитися. На це йде близько години. Промийте плату під струменем колодної води. Просвердліть отвори.
Можна зробити ще простіше. Намалювати схему на папері. Приклеїти її скотчем до вирізаного текстоліту та просвердлити отвори. І лише після цього малювати схему маркером на платі та цькувати її.
Протріть плату спиртом - каніфольним флюсом або звичайним розчином каніфолі в ізопропіловому спирті. Візьміть трохи припою та залудіть доріжки.
Монтаж електронних компонентів (з фото)
Підготуйте все, що знадобиться для монтажу плати:
- Котушка з припоєм.
- Штирки у плату.
- Симистор bta16.
- Конденсатор на 100 НФ.
- Постійний резистор на 2 кому.
- Диністор db3.
- Змінний резистор із лінійною залежністю на 500 кОм.
Відкусіть чотири штирі і впаяйте їх у плату. Потім встановіть диністор та решту деталей, крім змінного резистора. Симистор припаюйте останнім. Візьміть голку та щіточку. Почистіть проміжки між доріжками, щоб усунути можливе замикання. Сімістор вільним кінцем з отвором кріпиться на алюмінієвий радіатор для охолодження. Дрібним наждачним папером зачистіть область кріплення елемента. Візьміть теплопровідну пасту марки КПТ-8 та нанесіть невелику кількість пасти на радіатор. Закріпіть симистор гвинтом та гайкою. Оскільки всі деталі нашої конструкції знаходяться під напругою мережі, для регулювання будемо використовувати ручку з ізолюючого матеріалу. Одягніть її на змінний резистор. Шматком дроту з'єднайте крайній та середній висновки резистора. Тепер до крайніх висновків припаяйте два дроти. Протилежні кінці дротів припаяйте до відповідних висновків на платі.
Можна весь монтаж зробити навісним. Для цього припаюємо деталі мікросхеми одна до одної безпосередньо з використанням лапок самих елементів та проводів. Тут теж потрібний радіатор для симістора. Його можна зробити із невеликого шматка алюмінію. Такий регулятор займе дуже мало місця, і його можна буде розмістити в корпусі болгарки.
Якщо захочете встановити світлодіодний індикатор регулятором обертів, то використовуйте іншу схему.
Схема регулятора із світлодіодним індикатором.
Тут додані діоди:
- VD 1 - діод 1N4148;
- VD 2 – світлодіод (індикація роботи).
Регулятор із світлодіодом у зібраному вигляді.
Цей блок розрахований для малопотужних болгарок, тому сімістор не встановлений на радіатор. Але якщо ви будете використовувати його в потужному інструменті, то не забудьте про алюмінієву плату для тепловіддачі та симістор bta16.
Виготовлення регулятора потужності: відео
Випробування електронного блоку
Перед підключенням блоку до інструмента випробувати його. Візьміть накладну розетку. Вмонтуйте в неї два дроти. Один з них підключіть до плати, а другий до кабелю мережі. Біля кабелю залишився ще один провід. Підключіть його до мережної плати. Виходить, що регулятор послідовно включений в ланцюг живлення навантаження. Підключіть до ланцюга лампу та перевірте роботу приладу.
Тестування регулятора потужності тестером та лампою (відео)
Підключення регулятора до болгарки
Регулятор обертів підключається до інструмента послідовно.
Схема підключення наведена нижче.
Якщо в ручці болгарки є вільне місце, то туди можна помістити наш блок. Схема, зібрана навісним монтажем, приклеюється епоксидною смолою, яка є ізолятором і захистом від трясіння. Змінний резистор із пластмасовою ручкою виведіть назовні, щоб регулювати оберти.
Встановлення регулятора всередину корпусу кутошліфувальної машини: відео
Електронний блок, зібраний окремо від болгарки, міститься корпус із ізоляційного матеріалу, так як всі елементи знаходяться під напругою мережі. До корпусу прикручується переносна розетка із мережним кабелем. Зовні виводиться ручка змінного резистора.
Регулятор вмикається в мережу, а інструмент у переносну розетку.
Регулятор обертів для болгарки в окремому корпусі: відео
Використання
Існує низка рекомендацій для правильного використання болгарки з електронним блоком. При запуску інструменту дайте йому розігнатися до встановлених обертів, не поспішайте будь-що різати. Після вимкнення повторно запускайте його через кілька секунд, щоб встигли розрядитися конденсатори у схемі, тоді повторний пуск буде плавним. Регулювати швидкість можна під час роботи болгарки, повільно повертаючи ручку змінного резистора.
Болгарка без регулятора обертів хороша тим, що без серйозних витрат ви можете зробити універсальний регулятор обертів для будь-якого електроінструменту. Електронний блок, вмонтований в окрему коробку, а не корпус шліфувальної машини, можна використовувати для дриля, бормашини, циркулярної пили. Для будь-якого інструменту з колекторним двигуном. Звичайно, зручніше, коли ручка регулятора знаходиться на інструменті, і не потрібно нікуди відходити та нахилятися, щоб її повернути. Але вже вам вирішувати. Це справа смаку.
Колекторні двигуни часто можна зустріти в побутових електроприладах і в електроінструменті: пральна машина, болгарка, дриль, пилосос і т.д. ) - Що й потрібно для більшості електроінструментів.
При цьому колекторні двигуни можуть живитися як постійним струмом (зокрема випрямленим), так і змінним струмом від побутової мережі. Для управління швидкістю обертання ротора колекторного двигуна застосовують регулятори оборотів, про них і йтиметься у цій статті.
Для початку згадаємо пристрій та принцип роботи колекторного двигуна. Колекторний двигун включає обов'язково такі частини: ротор, статор і щітково-колекторний комутаційний вузол. Коли живлення подається на статор і на ротор, їх магнітні поля починають взаємодіяти, ротор починає обертатися.
Живлення на ротор подається через щітки, що щільно прилягають до колектора (до ламелей колектора). Для зміни напрямку обертання ротора необхідно змінити фазування напруги на статорі або на роторі.
Обмотки ротора і статора можуть харчуватися від різних джерел або можуть бути з'єднані паралельно або послідовно один з одним. Так розрізняються колекторні двигуни паралельного та послідовного збудження. Саме колекторні двигуни послідовного збудження можна зустріти у більшості побутових електроприладів, оскільки таке включення дозволяє отримати стійкий до перевантажень двигун.
Говорячи про регулятори оборотів, насамперед зупинимося на найпростішій тиристорній (симісторній) схемі (дивіться нижче). Дане рішення застосовується в пилососах, пральних машинах, болгарках і показує високу надійність при роботі в ланцюгах змінного струму (особливо від побутової мережі).
Працює дана схема досить невигадливо: на кожному періоді напруги заряджається через резистор до напруги відмикання диністора, приєднаного до керуючого електрода основного ключа (симістора), після чого відкривається і пропускає струм до навантаження (до колекторного двигуна).
Регулюючи час зарядки конденсатора в ланцюзі управління відкриванням симістора, регулюють середню потужність, що подається на двигун, відповідно регулюють обороти. Це найпростіший регулятор без зворотного зв'язку струму.
Симисторная схема схожа звичайний , зворотний зв'язок у ній немає. Щоб з'явився зворотний струм, наприклад, щоб утримувати прийнятну потужність і не допускати перевантажень, необхідна додаткова електроніка. Але якщо розглянути варіанти із простих і невигадливих схем, то за симісторною схемою слідує реостатна схема.
Реостатна схема дозволяє ефективно регулювати обороти, але призводить до розсіювання великої кількості тепла. Тут потрібен радіатор та ефективне відведення тепла, а це втрати енергії та низький ККД у результаті.
Більш ефективними є схеми регуляторів на спеціальних схемах управління тиристором або хоча б на інтегральному таймері. Комутація навантаження (колекторного двигуна) на змінному струмі здійснюється силовим транзистором (або тиристором), який відкривається і закривається один або кілька разів протягом кожного періоду синусоїди. Так регулюється середня потужність, що подається на двигун.
Схема управління живиться від 12 вольт постійної напруги від власного джерела або від мережі 220 вольт через ланцюг, що гасить. Такі схеми підходять управління потужними двигунами.
Принцип регулювання з мікросхемами на постійному струмі це звичайно. Транзистор, наприклад, відкривається з заданою частотою в кілька кілогрець, але тривалість відкритого стану регулюється. Так, обертаючи ручку змінного резистора, встановлюють швидкість обертання колекторного ротора двигуна. Цей метод зручний для утримання малих обертів колекторного двигуна під навантаженням.
Більш якісне управління - саме регулювання постійного струму. Коли ШІМ працює на частоті близько 15 кГц, регулюючи ширину імпульсів, керують напругою при приблизно одному і тому ж струмі. Скажімо, регулюючи постійне напруження в діапазоні від 10 до 30 вольт, отримують різні оберти при струмі близько 80 ампер, домагаючись необхідної середньої потужності.
Якщо ви хочете виготовити простий регулятор для колекторного двигуна своїми руками без особливих запитів до зворотного зв'язку, можна вибрати схему на тиристорі. Потрібно лише паяльник, конденсатор, диністор, тиристор, пара резисторів і дроти.
Якщо ж потрібен якісніший регулятор з можливістю підтримки стійких оборотів при навантаженні динамічного характеру, придивіться до регуляторів на мікросхемах із зворотним зв'язком, здатним обробляти сигнал з тахогенератора (датчика швидкості) колекторного мотора, як це реалізовано наприклад у пральних машинах.
Андрій Повний
