Для виконання багатьох видів робіт з обробки деревини, металу чи інших типів матеріалів потрібні не високі швидкості, а гарне тягове зусилля. Правильніше сказати - момент. Саме завдяки йому заплановану роботу можна виконати якісно та з мінімальними втратами потужності. Для цього як приводний пристрій застосовуються мотори постійного струму (або колекторні), в яких випрямлення напруги живлення здійснюється самим агрегатом. Тоді для досягнення необхідних робочих характеристик необхідно регулювання обертів колекторного двигуна без втрати потужності.
Особливості регулювання швидкості
Важливо знати, що кожен двигун при обертанні споживаєяк активну, а й реактивну потужність. При цьому рівень реактивної потужності буде більшим, що пов'язано з характером навантаження. В даному випадку завданням конструювання пристроїв регулювання швидкості обертання колекторних двигунів є зменшення різниці між активною та реактивною потужностями. Тому подібні перетворювачі будуть досить складними і самостійно їх виготовити непросто.
Своїми руками можна сконструювати лише деяку подобу регулятора, але говорити про збереження потужності не варто. Що таке потужність? З погляду електричних показників, це твір споживаного струму, помножений на напругу. Результат дасть певне значення, яке включає активну та реактивну складові. Для виділення лише активної, тобто зведення втрат до нуля, необхідно змінити характер навантаження на активну. Такими характеристиками мають лише напівпровідникові резистори.
Отже, необхідно замінити індуктивність на резистор, Але це неможливо, тому що двигун перетвориться на щось інше і явно не стане приводити що-небудь в рух. Завдання регулювання без втрат полягає в тому, щоб зберегти момент, а не потужність: воно все одно змінюватиметься. Впоратися з подібним завданням зможе лише перетворювач, який керуватиме швидкістю за рахунок зміни тривалості імпульсу відкриття тиристорів або силових транзисторів.
Узагальнена схема регулятора
Прикладом регулятора, який здійснює принцип керування двигуном без втрат потужності, можна розглянути тиристорний перетворювач. Це пропорційно-інтегральні схеми із зворотним зв'язком, які забезпечують жорстке регулюванняхарактеристик, починаючи від розгону-гальмування та закінчуючи реверсом. Найефективнішим є імпульсно-фазове управління: частота проходження імпульсів відмикання синхронізується з частотою мережі. Це дозволяє зберігати момент без зростання втрат реактивної складової. Узагальнену схему можна представити кількома блоками:
- силовий керований випрямляч;
- блок керування випрямлячем або схема імпульсно-фазового регулювання;
- зворотний зв'язок по тахогенератору;
- блок регулювання струму в обмотках двигуна
Перед тим як заглиблюватися в більш точний пристрій та принцип регулювання необхідно визначитися з типом колекторного двигуна. Від цього залежатиме схема керування його робочими характеристиками.
Різновиди колекторних двигунів
Відомо, як мінімум, два типи колекторних двигунів. До першого відносяться пристрої з якорем та обмоткою збудження на статорі. До другого можна віднести пристосування з якорем та постійними магнітами. Також необхідно визначитисьдля яких цілей потрібно сконструювати регулятор:
Конструкція двигуна
Конструктивно двигун від пральної машини «Індезит» нескладний, але при проектуванні регулятора керування його швидкістю необхідно врахувати параметри. Мотори можуть бути різними за характеристиками, через що змінюватиметься й керування. Також враховується режим роботи, від чого залежатиме конструкція перетворювача. Конструктивно колекторний двигун складається з наступних компонентів:
- Якір, на ньому є обмотка, покладена в пази сердечника.
- Колектор, механічний випрямляч змінної напруги мережі, з якого воно передається на обмотку.
- Статор із обмоткою збудження. Він необхідний створення постійного магнітного поля, у якому обертатиметься якір.
При збільшенні струму ланцюга двигуна, включеного за стандартною схемою, обмотка збудження включена послідовно з якорем. При такому включенні ми збільшуємо магнітне поле, що впливає на якір, що дозволяє досягти лінійності характеристик. Якщо поле буде незмінним, то отримати хорошу динаміку складніше, не кажучи вже про великі втрати потужності. Такі двигуни краще використовувати на низьких швидкостях, тому що ними зручніше керувати малими дискретними переміщеннями.
Організувавши роздільне управління збудженням і якорем, можна досягти високої точності позиціонування валу двигуна, але схема управління тоді суттєво ускладниться. Тому розглянемо докладніше регулятор, який дозволяє змінювати швидкість обертання від 0 до максимальної величини, але без позиціонування. Це може стати в нагоді, якщо з двигуна від пральної машини виготовлятиметься повноцінний свердлильний верстат з можливістю нарізування різьблення.
Вибір схеми
З'ясувавши всі умови, за яких використовуватиметься мотор, можна починати виготовляти регулятор обертів колекторного двигуна. Починати варто з вибору відповідної схеми, яка забезпечить вас усіма необхідними характеристиками та можливостями. Слід згадати:
- Регулює швидкість від 0 до максимуму.
- Забезпечення гарного моменту, що крутить, на низьких швидкостях.
- Плавність регулювання обертів.
Розглядаючи безліч схем в інтернеті, можна зробити висновок, що мало хто займається створенням подібних «агрегатів». Це з складністю принципу управління, оскільки необхідно організувати регулювання багатьох параметрів. Кут відкриття тиристорів, тривалість імпульсу управління, час розгону-гальмування, швидкість наростання моменту. Даними функціями займається схема на контролері, що виконує складні інтегральні обчислення та перетворення. Розглянемо одну із схем, яка користується популярністю у майстрів-самоучок або тих, хто просто хоче з користю застосувати старий двигун від пральної машини.
Всім нашим критеріям відповідає схема керування швидкістю обертання колекторним двигуном, зібрана на спеціалізованій мікросхемі TDA 1085. Це повністю готовий драйвер для керування моторами, які дозволяють регулювати швидкість від 0 до максимального значення, забезпечуючи підтримку моменту за рахунок використання тахогенератора.
Особливості конструкції
Мікросхема оснащена всім необхідним для здійснення якісного керування двигуном у різних швидкісних режимах, починаючи від гальмування, закінчуючи розгоном та обертанням з максимальною швидкістю. Тому її використання набагато спрощує конструкцію, одночасно роблячи весь привід універсальним, так як можна вибирати будь-які оберти з незмінним моментом на валу і використовувати не тільки як привод конвеєрної стрічки або свердлильного верстата, але і для переміщення столу.
Характеристики мікросхем можна знайти на офіційному сайті. Ми вкажемо основні особливості, які будуть потрібні для конструювання перетворювача. До них можна віднести: інтегровану схему перетворення частоти в напругу, генератор розгону, пристрій плавного пуску, блок обробки сигналів Тахо, модуль обмеження струму та інше. Як бачите, схема оснащена рядом захисту, які забезпечать стабільність функціонування регулятора в різних режимах.
На малюнку нижче зображено типову схему включення мікросхеми.
Схема нескладна, тому цілком відтворена своїми руками. Є деякі особливості, до яких відносяться граничні значення та спосіб регулювання швидкістю:
Якщо потрібно організувати реверс двигуна, то для цього доведеться доповнити схему пускачем, який перемикатиме напрямок обмотки збудження. Також буде потрібна схема контролю нульових оборотів, щоб давати дозвіл на реверс. На малюнку не вказано.
Принцип управління
При заданні швидкості обертання валу двигуна резистором ланцюга виведення 5 на виході формується послідовність імпульсів для відмикання симистора на певну величину кута. Інтенсивність оборотів відстежується по тахогенератору, що відбувається у цифровому форматі. Драйвер перетворює отримані імпульси в аналогову напругу, через що швидкість валу стабілізується на єдиному значенні незалежно від навантаження. Якщо напруга з тахогенератора зміниться, то внутрішній регулятор збільшить рівень вихідного сигналу керування симістором, що призведе до підвищення швидкості.
Мікросхема може керувати двома лінійними прискореннями, що дозволяють домагатися необхідної від двигуна динаміки. Одне з них встановлюється Ramp 6 висновок схеми. Даний регулятор використовується самими виробниками пральних машин, тому він має всі переваги для того, щоб бути використаним у побутових цілях. Це забезпечується завдяки наявності наступних блоків:
Використання подібної схемизабезпечує повноцінне керування колекторним мотором у будь-яких режимах. Завдяки примусовому регулюванню прискорення можна досягати необхідної швидкості розгону до заданої частоти обертання. Такий регулятор можна застосовувати для всіх сучасних двигунів від пралень, які використовуються з іншою метою.
Автоматичний регулятор обертів двигунів типу ДПМ.
Вирішив я якось зробити автоматичний регулятор оборотів для свого моторчика, яким дірки в платах роблю, набридло на кнопку постійно тиснути. Ну, регулювати як треба, я думаю, зрозуміло: немає навантаження - малі обороти зростає навантаження - зростають обороти.
Почав шукати схему у мережі, знайшов кілька. Дивлюся, народ часто скаржиться, що з моторами ДПМ не працює, ну думаю, закон підлості ніхто не скасовував - дай подивлюсь який у мене. Точно: ДПМ-25. Гаразд, якщо є проблеми, то чужі помилки повторювати - немає сенсу. Робитиму "нові", але свої.
Вирішив почати з отримання вихідних даних, а саме, з вимірювання струму при різних режимах роботи. З'ясувалося, що мій моторчик на ХХ (холостий хід) бере 60мА, а при середньому навантаженні - 200мА, і навіть більше, але це вже коли починаєш гальмувати його. Тобто. робочий режим 60-250мА. Ще я помітив таку особливість: у цих моторів кількість обертів сильно залежить від напруги, а ось струм від навантаження.
Отже, нам слід стежити за споживанням струму та залежно від його значення змінювати напругу. Посидів – подумав, народився приблизно такий проект:
Згідно з розрахунками схема мала підвищувати напругу на двигуні від 5-6В на ХХ, до 24-27В при зростанні струму до 260мА. І відповідно знижувати – за його зменшення.
Вийшло, звичайно, не відразу, довелося повозитися з підбором номіналів інтегруючого ланцюжка R6, C1. Ввести додатково діоди VD1 та VD2 (як з'ясувалося, LM358 погано відпрацьовує свої функції при наближенні напруги на входах до верхньої межі напруги її живлення). Але, на щастя, мої муки були винагороджені. Результат мені дуже сподобався. Мотор тихенько крутився на ХХ і дуже активно чинив опір спробам його загальмувати.
Спробував практично. Виявилося, на таких обертах можна було непогано прицілитися навіть без кернення, а хоч із маленькою зачіпкою... Причому запас регулювання був настільки великий, що кількість обертів залежала від твердості матеріалу. Пробував на різних породах дерева, якщо було м'яке – максимальних обертів не набирав, тверде – крутив на всю котушку. У результаті виходило, що незалежно від матеріалу швидкість свердління була приблизно однакова. Коротше, свердлити стало дуже зручно.
Транзистор VT2 і резистор R3 грілися до 70 градусів. Причому перший грівся на ХХ, а другий при навантаженні. Символічний радіатор у вигляді бляшанки (вона корпус) зменшив температуру транзистора до 42 градусів. Резистор поки залишив у такому режимі, якщо згорить – заміню на 2 штуки по 5,1 Ом послідовно.
Ось фото пристрою: 
Якщо хтось не здогадався по фото, корпус – це бляшанка від використаної крони.
Так, і ще більше 30В на схему не подавати - це максимальна напруга для LM358. Менше можна – у мене нормально свердлило і на 24В.
Ось, власне, і все. Якщо у кого більш потужний мотор треба зменшити опір R3 приблизно в стільки разів - у скільки разів більше у вас струм холостого ходу. Якщо максимальна напруга нижче 27В, треба зменшувати напругу живлення та номінал резистора R2. Це на практиці не випробувано, але, за розрахунками, має бути так. Формула наведена поряд із схемою. Коефіцієнт 100 вірний при вказаних на схемі номіналах R1, R2 та R3. За інших номіналів буде такий: R2*R3/R1.
Відповідно, при значній відмінності параметрів вашого двигуна від мого, можливо, доведеться підібрати R6 і C1. Ознаки такі: якщо двигун працює ривками (обороти то ростуть, то падають) номінали треба збільшити, якщо схема дуже задумлива (довго розганяється, довго зменшує оберти при зміні навантаження) номінали треба зменшувати.
Друк 
Дякую за увагу, бажаю успіхів у повторенні конструкції.
P.S. Залив друк сюди.
Здійснювати регулювання швидкості обертання валу колекторного електродвигуна, що має малу потужність, можна послідовно приєднуючи в електроланцюг його живлення . Але цей варіант створює дуже низький ККД, до того ж відсутня можливість здійснювати плавну зміну швидкості обертання.
Основне, що цей спосіб часом призводить до повної зупинки електродвигуна за низької напруги живлення. Регулятор обертів електродвигуна постійного струму, описані у цій статті, немає цих недоліків. Дані схеми можна з успіхом застосовувати і для зміни яскравості світіння ламп розжарювання на 12 вольт.
Опис 4 схем регуляторів обертів електродвигуна
Перша схема
Змінюють швидкість обертання змінним резистором R5, який змінює тривалість імпульсів. Так як, амплітуда ШІМ імпульсів постійна і дорівнює напрузі живлення електродвигуна, він ніколи не зупиняється навіть при дуже малій швидкості обертання.
Друга схема
Вона схожа з попередньою, але в ролі генератора, що задає, застосований операційний підсилювач DA1 (К140УД7).
Цей ОУ функціонує як генератор напруги, що виробляє імпульси трикутної форми і має частоту 500 Гц. Змінним резистором R7 виставляють частоту обертання електродвигуна.
Третя схема
Вона своєрідна, побудована вона на . генератор, Що Задає, діє з частотою 500 Гц. Ширина імпульсів, а отже, і частоту обертання двигуна можна змінювати від 2% до 98%.
Слабким місцем у всіх вищенаведених схемах є, що в них немає елемента стабілізації частоти обертання при збільшенні або зменшенні навантаження на валу двигуна постійного струму. Вирішити цю проблему можна за допомогою наступної схеми:
Як і більшість схожих регуляторів, схема цього регулятора має генератор напруги, що задає, що виробляє імпульси трикутної форми, частота яких 2 кГц. Вся специфіка схеми - наявність позитивного зворотного зв'язку (ПОС) крізь елементи R12, R11, VD1, C2, DA1.4, що стабілізує частоту обертання валу електродвигуна зі збільшенням або зменшенням навантаження.
При налагодженні схеми з певним двигуном опором R12 вибирають таку глибину ПОС, при якій ще не трапляються автоколивання частоти обертання при зміні навантаження.
Деталі регуляторів обертання електродвигунів
У цих схемах можна застосувати такі заміни радіодеталей: транзистор КТ817Б - КТ815, КТ805; КТ117А можна змінити КТ117Б-Г або 2N2646; Операційний підсилювач К140УД7 на К140УД6, КР544УД1, ТL071, TL081; таймер NE555 - С555, КР1006ВІ1; мікросхему TL074 - TL064, TL084, LM324.
При використанні більш потужного навантаження ключовий транзистор КТ817 можна поміняти потужним польовим транзистором, наприклад, IRF3905 або йому подібний.
Answer
Lorem Ipsum is simply dummy text printing and typesetting industry. Lorem Ipsum has been the industry"s standard dummy text ever since the 1500s, when unknown printer took a galley of type and scrambled it to make a typ specimen book. Вона була популярна в 1960-х роках з літрами літерами, що містять Lorem Ipsum pasages, і більше останнього з робочим програмним забезпеченням як Aldus PageMaker including version.
Автоматичний регулятор обертів працює наступним чином - на холостих обертах свердло обертається зі швидкістю 15-20 обертів/хв., як тільки свердло стосується заготівлі для свердління, оберти двигуна збільшуються до максимальних. Коли отвір просвердлено і навантаження на двигун слабшає, оберти знову падають до 15-20 оборотів/хв.
Схема автоматичного регулятора обертів двигуна та світлодіодного підсвічування:
Транзистор КТ805 можна замінити КТ815, КТ817, КТ819.
КТ837 можна замінити КТ814, КТ816, КТ818.
Підбором резистора R3 встановлюються мінімальні обороти двигуна на холостому ході.
Підбором конденсатора С1 регулюється затримка включення максимальних обертів двигуна з появою навантаження двигуна.
Транзистор Т1 обов'язково розміщувати на радіаторі, що гріється досить сильно.
Резистор R4 підбирається в залежності від використовуваної напруги для живлення верстата максимального світіння світлодіодів.
Я зібрав схему із зазначеними номіналами і мене робота автоматики цілком влаштувала, єдине конденсатор С1 замінив на два конденсатори по 470мкф включених паралельно (вони були меншими за габарити).
До речі, схема не критична до типу двигуна, я перевіряв її на 4 різних типах, на всіх працює відмінно.
Світлодіоди закріплені на двигуні для підсвічування місця свердління.
Друкована плата моєї конструкції регулятора виглядає так.
Вирішив я якось зробити автоматичний регулятор оборотів для свого моторчика, яким дірки в платах роблю, набридло на кнопку постійно тиснути. Ну, регулювати як треба, я думаю, зрозуміло: немає навантаження - малі обороти зростає навантаження - зростають обороти.
Почав шукати схему у мережі, знайшов кілька. Дивлюся, народ часто скаржиться, що з моторами ДПМ не працює, ну думаю, закон підлості ніхто не скасовував - дай подивлюсь який у мене. Точно: ДПМ-25. Гаразд, якщо є проблеми, то чужі помилки повторювати - немає сенсу. Робитиму "нові", але свої.
Вирішив почати з отримання вихідних даних, а саме, з вимірювання струму при різних режимах роботи. З'ясувалося, що мій моторчик на ХХ (холостий хід) бере 60мА, а при середньому навантаженні - 200мА, і навіть більше, але це вже коли починаєш гальмувати його. Тобто. робочий режим 60-250мА. Ще я помітив таку особливість: у цих моторів кількість обертів сильно залежить від напруги, а ось струм від навантаження.
Отже, нам слід стежити за споживанням струму та залежно від його значення змінювати напругу. Посидів – подумав, народився приблизно такий проект:
Згідно з розрахунками схема мала підвищувати напругу на двигуні від 5-6В на ХХ, до 24-27В при зростанні струму до 260мА. І відповідно знижувати – за його зменшення.
Вийшло, звичайно, не відразу, довелося повозитися з підбором номіналів інтегруючого ланцюжка R6, C1. Ввести додатково діоди VD1 та VD2 (як з'ясувалося, LM358 погано відпрацьовує свої функції при наближенні напруги на входах до верхньої межі напруги її живлення). Але, на щастя, мої муки були винагороджені. Результат мені дуже сподобався. Мотор тихенько крутився на ХХ і дуже активно чинив опір спробам його загальмувати.
Спробував практично. Виявилося, на таких обертах можна було непогано прицілитися навіть без кернення, а хоч із маленькою зачіпкою... Причому запас регулювання був настільки великий, що кількість обертів залежала від твердості матеріалу. Пробував на різних породах дерева, якщо було м'яке – максимальних обертів не набирав, тверде – крутив на всю котушку. У результаті виходило, що незалежно від матеріалу швидкість свердління була приблизно однакова. Коротше, свердлити стало дуже зручно.
Транзистор VT2 і резистор R3 грілися до 70 градусів. Причому перший грівся на ХХ, а другий при навантаженні. Символічний радіатор у вигляді бляшанки (вона корпус) зменшив температуру транзистора до 42 градусів. Резистор поки залишив у такому режимі, якщо згорить – заміню на 2 штуки по 5,1 Ом послідовно.
Ось фото пристрою:
Якщо хтось не здогадався по фото, корпус – це бляшанка від використаної крони.
Так, і ще більше 30В на схему не подавати - це максимальна напруга для LM358. Менше можна – у мене нормально свердлило і на 24В.
Ось, власне, і все. Якщо у кого більш потужний мотор треба зменшити опір R3 приблизно в стільки разів - у скільки разів більше у вас струм холостого ходу. Якщо максимальна напруга нижче 27В, треба зменшувати напругу живлення та номінал резистора R2. Це практично не випробувано, немає в мене інших двигунів, але за розрахунками має бути так. Формула наведена поряд із схемою. Коефіцієнт 100 вірний при вказаних на схемі номіналах R1, R2 та R3. За інших номіналів буде такий: R2*R3/R1.
Відповідно, при значній відмінності параметрів вашого двигуна від мого, можливо, доведеться підібрати R6 і C1. Ознаки такі: якщо двигун працює ривками (обороти то ростуть, то падають) номінали треба збільшити, якщо схема дуже задумлива (довго розганяється, довго зменшує оберти при зміні навантаження) номінали треба зменшувати.
Дякую за увагу, бажаю успіхів у повторенні конструкції.
Друк додається.
