Андрей Смирнов
Время чтения: ~22 мин.
Просмотров: 0

Регулятор оборотов своими руками: подробная инструкция как сделать, схемы, чертежи и примеры изготовления (95 фото + видео)

Регулировка

Теперь расскажем о том, как можно регулировать обороты коллекторных двигателей. В связи с тем, что скорость вращения мотора просто зависит от величины подаваемого напряжения, то любые средства регулировки, которые способны выполнять эту функцию для этого вполне пригодны.

Перечислим несколько такого рода вариантов для примера:

  1. Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).
  2. Заводские платы регулировки, используемые в бытовых приборах (можно использовать в частности те, которые применяются в миксерах или в пылесосах).
  3. Кнопки, используемые в конструкции электроинструментах.
  4. Бытовые регуляторы освещения с плавным действием.

Однако, все вышеперечисленные способы имеют очень важный изъян. Вместе с уменьшением оборотов, одновременно уменьшается и мощность работы мотора. В некоторых случаях, его можно остановить даже просто рукой. В некоторых случаях, это может быть приемлемо, но большей частью, это является серьёзным препятствием.

Хорошим вариантом является выполнение регулировки оборотов посредством использования тахогенератора. Его обычно устанавливают на заводе. При отклонениях в скорости вращения мотора, через симисторы в мотор передаётся уже откорректированное электропитание, соответствующее требуемой скорости вращения. Если в эту схему встроить регулировку вращения мотора, то потери мощности здесь происходить не будет.

Как это выглядит конструктивно? Наиболее распространены реостатная регулировка вращения, и сделанная на основе использования полупроводников.

В первом случае, речь идёт о переменном сопротивлении с механической регулировкой. Она последовательно подключается к коллекторному электродвигателю. Недостатком является дополнительное выделение тепла и дополнительная трата ресурса аккумулятора. При таком способе регулировк,  происходит потеря мощности вращения мотора. Является дешёвым решением. Не применяется для достаточно мощных моторов по упомянутым причинам.

Во втором случае, при использовании полупроводников, происходит управление мотором путём подачи определённых импульсов. Схема может менять длительность таких импульсов, что в свою очередь, меняет скорость вращения без потери мощности.

Работа коллекторного двигателя

Понимающему принципы работы коллекторного двигателя пуск не покажется сложной задачей. Давайте кратенько пробежимся, чтобы понять суть проблемы. Приведенный рисунок схематично показывает:

Принцип действия коллекторного двигателя

  1. Конструкция коллекторного двигателя из обмоток статора (прямоугольник с косыми линиями), коллектором (узкие оранжевые прямоугольники), щетками (вертикальные серые прямоугольники).
  2. Схема электрических соединений приводится для постоянного тока. Синей линией показан минус (северный полюс), красной – плюс (южный полюс).
  3. Вдоль по горизонтальному ряду даны поперечные разрезы ротора, статора (схематично). Для простоты неподвижная часть двигателя представлена двумя полюсами, хотя реально их больше. Синим помечен северный, красным – южный. Если разобрать электродвигатель, можно своими глазами наблюдать схожую картину. Срез ротора напоминает поперечину магнетрона.

Как это работает. Коллектор двигателя образован секциями, которые схематично видим на рисунке. Барабан медный разбит изолирующими поперечинами на ровные ряды ламелей. Каждая секция снабжена выводами строго на противоположных сторонах окружности. Соответственно, подходят две щетки. По одной на каждую сторону. Одна секция получает питание, в катушке возникает поле. Давайте посмотрим, к чему это приводит.

  • В верхней части рисунка видим прямое включение статора и ротора. Поле распределено так, что вал начинает крутиться по часовой стрелке. Заряды одинаковых знаков статора и ротора отталкиваются, разных – притягиваются. Секция пройдет некоторое расстояние по кругу, щетки перебрасываются на следующую, и начинает работать она. Цикл повторяется, пока подведено напряжение питания.
  • Включая щетки навстречу статору, распределение зарядов на роторе сменяем противоположным. Смотрите, к чему приводит реверс (нижняя часть рисунка). Вал электродвигателя крутится против часовой стрелки. Как и прежде, заряды одинаковых знаков притягиваются, разных — отталкиваются.

Для изменения направления движения двигателя стиральной машины используются специальные контакторы (силовые реле). При необходимости ротор включается навстречу статору, образуется реверс

Важно одно: если вал крутится не так, измените направление включения обмоток. А как сделать – расскажем позже

Для чего вообще регулировать скорость вращения диска болгарки?

  1. При резке металла разной толщины, качество работы сильно зависит от скорости вращения диска. Если резать твердый и толстый материал – необходимо поддерживать максимальную скорость вращения. При обработке тонкой жести или мягкого металла (например, алюминия) высокие обороты приведут к оплавлению кромки или быстрому замыливанию рабочей поверхности диска;
  2. Резка и раскрой камня и кафеля на высокой скорости может быть опасной. К тому же диск, который крутится с высокими оборотами, выбивает из материала мелкие куски, делая поверхность реза щербатой. Причем для разных видов камня выбирается разная скорость. Некоторые минералы как раз обрабатываются на высоких оборотах;
  3. Шлифовальные работы и полировка в принципе невозможны без регулирования скорости вращения. Неправильно выставив обороты, можно испортить поверхность, особенно – если это лакокрасочное покрытие на автомобиле или материал с низкой температурой плавления;
  4. Использование дисков разного диаметра автоматически подразумевает обязательное наличие регулятора. Меняя диск Ø115 мм на Ø230 мм, скорость вращения необходимо уменьшить практически вдвое. Да и удержать в руках с 230 мм диском, вращающимся на скорости 10000 об/мин практически нереально;
  5. Полировка каменных и бетонных поверхностей в зависимости от типа используемых коронок производится на разных скоростях. Причем при уменьшении скорости вращения крутящий момент не должен снижаться;
  6. При использовании алмазных дисков необходимо уменьшать количество оборотов, так как от перегрева их поверхность быстро выходит из строя. Разумеется, если ваша болгарка работает только в качестве резака для труб, уголка и профиля – регулятор оборотов не потребуется. А при универсальном и разностороннем применении УШМ он жизненно необходим.

Как правило, бюджетные угловые шлифовальные машины (УШМ), в народе называемые болгаркой, не имеют в своей конструкции регулируемые электронные модули, к которым относятся регулятор оборотов двигателя и плавный пуск. Владельцы таких болгарок со временем начинают понимать, что их отсутствие резко снижает функциональность инструмента. В этом случае можно произвести доработку УШМ, установив на нее самодельные приспособления.

При подаче питания на двигатель шлифмашины происходит скачкообразное повышение оборотов

с нуля до 10 тыс. и более. Кто работал УШМ, хорошо знают, что порой сложно удержать ее в руках при запуске, особенно, если установлен алмазный диск большого диаметра.

Также во время запуска огромная нагрузка прилагается к обмотке ротора и статора электромотора. Поскольку в болгарке установлен коллекторный двигатель, то он стартует в режиме короткого замыкания: электромагнитное поле уже “пытается” провернуть ротор, но он еще некоторое время остается неподвижным, поскольку сила инерции не дает это сделать. В результате в катушках двигателя резко повышается пусковой ток. Несмотря на то, что производитель вложил некий запас прочности для катушек, учитывая перегрузки при старте, рано или поздно изоляция не выдерживает, что приводит к межвитковому замыканию.

Кроме проблем с запуском, отсутствие регулировки оборотов вызывает некоторый дискомфорт. Например, регулятор оборотов болгарки может пригодиться при определенных видах работ

  • при шлифовке или полировке каких-либо поверхностей;
  • при установке инструмента большого диаметра;
  • для резки некоторых материалов.

Кроме того, при обдирочных работах корщетками велика вероятность заклинивания проволоки в какой-либо щели. Если обороты шпинделя были большими, то болгарку может просто вырвать из рук.

Если к УШМ подключить регулятор мощности (оборотов) с модулем плавного пуска, то все вышеописанные проблемы исчезнут, увеличится срок службы аппарата и повысится безопасность его использования.

Снятие электрооборудования со стиральной машины

Итак, для изготовления заточного станка используем электрический двигатель АД-180-4/71С1У4

от стиральной машины. Его мощность составляет 180 Вт. Снимаем этот двигатель очень внимательно. Запоминаем, как подключена электропроводка. Ведь двигатели, применяемые в них, однофазные. Они имеют рабочую и пусковую обмотки и запускаются через конденсатор. Так что, рекомендация о запоминании подключения проводов вовсе не лишняя, даже ещё лучше будет промаркировать их, чтобы знать, как потом подключать. А то будет жалко бестолково сожжённого электрического двигателя.

Разборка двигателя и закладывание смазки в подшипники

Двигатель также разбираем. При разборке желательно пользоваться съёмниками. После того как был извлечён ротор, желательно снять и проверить состояние подшипников. Если они непригодные, то просто меняем новыми. А если их состояние нормальное, то промываем их, и закладываем туда свежую смазку. Хорошо подходят смазки Циатим 221, Циатим 201 и Литол 24

Подработка хвостовика вала

Перед сборкой необходимо нарезать на хвостовик вала резьбу М12 с шагом 1,25. Желательно это выполнить на токарном станке, дабы избежать нежелательных биений рабочих инструментов. Это необходимо для накручивания и фиксации на хвостовике стандартного патрона, применяемого для дрели. А он как раз имеет такие параметры посадки. Зажим патрона рассчитан на диаметр 12 мм. Имея такой патрон, мы обеспечиваем лёгкую замену инструментов, применяемых при работе.

Сборка мотора

Сборку производим обратным порядком тому, как разбирали. Собираем сам двигатель аккуратно, дабы не повредить обмотки и крышки корпуса.

Устанавливаем на двигателе специальную соединительную колодку

для надёжного соединения проводов.

Работая на точиле, получаем пыль и грязь. Чтобы она не попадала в двигатель необходимо установить защитную шайбу на двигателе со стороны рабочего инструмента. Между мотором и шайбой оставляем небольшой зазор. Он необходим для свободного прохождения воздуха, который охлаждает обмотки двигателя.

Установка двигателя на станину

Теперь, необходимо электрический двигатель закрепить на станине. Для этого берём уголки размером в 50 на 50 мм. Закрепляем их к станине болтовыми соединениями М6. А к уголкам крепим двигатель на родные болты М10. Ось вала от станины находится на высоте 140 мм. Это позволяет использовать различные инструменты для обработки и заточки изделий. Такие, как точильные камни, диски.

Вся самоделка закрывается кожухом

. Он выполняется из листового металла. Собирается он на заклёпках. Для доступа к деталям самоделки, задняя стенка кожуха делается съёмной. Для хорошей вентиляции, которая нужна для охлаждения мотора самоделки, в задней стенке просверливаются отверстия. Кожух самоделки крепится к станине саморезами. На боку кожуха монтируем включатель.

Чтобы расширить возможности точила, самостоятельно изготовляем некоторые насадки для инструментов или покупаем в торговой сети.

Итак, сама механика точила, готова.

Регуляторы оборотов

Теперь возвращаемся к теме регулятора оборотов. Все доступные сегодня схемы можно разделить на две большие категории:

  • Стандартная схема регулятора оборотов,
  • Модифицированные устройства контроля оборотов.

Разберемся в особенностях схем подробнее.

Стандартные схемы

Стандартная схема регулятора коллекторного электромотора имеет несколько особенностей:

Изготовить динистор не составит труда

Это важное преимущество устройства,
Регулятор отличается высокой степенью надежности, что положительно сказывается в течение его периода эксплуатации,
Позволяет комфортно для пользователя менять обороты двигателя,
Большинство моделей основаны на тиристорном регуляторе.. Если вас интересует принцип работы, то такая схема выглядит довольно просто

Если вас интересует принцип работы, то такая схема выглядит довольно просто.

Заряд тока от источника 220 Вольт идет к конденсатору.
Далее идет напряжение пробоя динистора через переменный резистор.
После этого происходит непосредственно сам пробой.
Симистор открывается

Этот элемент несет ответственность за нагрузку.
Чем выше окажется напряжение, чем чаще будет происходить открытие симистора.
За счет подобного принципа работы происходит регулировка оборотов электродвигателя.
Наибольшая доля подобных схем регулировки электродвигателя приходится на импортные бытовые пылесосы.
Но при использовании стандартной схемы регулятора оборотов важно понимать, что он обратной связью не обладает. И если с нагрузкой произойдут изменения, обороты электродвигателя придется настраивать.

Модифицированная схема

Прогресс не стоит на месте. Несмотря на удовлетворительные характеристики стандартной схемы регулятора оборотов двигателя, усовершенствования никому еще не навредили.

Наиболее часто применяемыми схемами являются две:

  • Реостатная. Из названия становится очевидно, что здесь основой выступает реостатная схема. Такие регуляторы высокоэффективные при смене количества оборотов электродвигателя. Высокие показатели эффективности объясняются использованием силовых транзисторов, отбирающих часть напряжения. Так меньшее количество тока из источника 220 Вольт поступает на двигатель, ему не приходится работать с большой нагрузкой. При этом схема имеет определенный недостаток большое количество выделяемого тепла. Чтобы регулятор работал длительное время, для электроинструмента потребуется активное постоянное охлаждение,
  • Интегральная. Для работы интегрального устройства регулирования используется интегральный таймер, который отвечает за нагрузку на электродвигатель. Здесь могут быть задействованы всевозможные транзисторы. Это обусловлено наличием микросхемы в конструкции с большими параметрами выходного тока. При нагрузке менее 0,1 Ампер, все напряжение идет непосредственно на микросхему, обходя транзисторы. Чтобы регулятор работал эффективно, на затворе требуется наличие напряжения в 12 Вольт. Из этого вытекает, что электрическая цепь и напряжение питания обязаны отвечать данному диапазону.

Какой двигатель выбрать, чтобы сделать циркулярку

Каждый хозяин хотел бы в гараже, на даче, в частном доме или при ремонте городской квартиры иметь устройство для работы с пиломатериалами. Но даже ручная дисковая пила стоит от 10 000 рублей. В этой статье речь пойдет о том, как изготавливается циркулярка из двигателя от стиральной машины, отслужившей срок. Такая самодельная электропила, собранная своими руками в домашних условиях, способна распускать доски пятисантиметровой толщины. При этом весит чуть больше 20 килограммов и легко перевозится в багажнике машины.

Циркулярная пила всегда пригодится в хозяйстве: на даче или в частном доме. Но не каждому по карману хороший дорогой инструмент, а дешевый аналог быстро выходит из строя. Выход из ситуации – изготовить циркулярную пилу своими руками. Например, можно ее сделать из двигателя от старой стиральной машины-автомат, который и выбросить жалко, и место занимает.

Рабочий мотор от стиральной машины-автомат не должен пылиться в гараже. Даже домашний мастер может найти ему применение. Мы расскажем, как изготовить самодельную циркулярку из двигателя стиральной машины.

Такой инструмент поможет напилить дров, освоить столярные работы

Однако будьте внимательны: неосторожное пользование самодельным станком может привести к неприятным последствиям. Поэтому, прежде чем браться за работу, вы должны быть полностью уверены в своих силах

Для диска размером 350 мм понадобится 1 кВт энергии для запуска. Диск диаметром 170 мм потребует около 500 Вт. Поэтому можно поставить мотор от старой стиралки.

В стиральной машине оборотами управляет таходатчик, который контролирует модуль управления. Но к циркулярке невозможно подключить модуль, поэтому установите регулятор напряжения. Используйте схему подключения для правильной установки мотора.

Вы разобрались, какой двигатель нужен и как его подключить. Теперь рассмотрите схему конструкции циркуляционной пилы.

Основная нагрузка будет на подвижных элементах. Это:

  • вал пилы и электромотора;
  • шкив двигателя и вала пилы;
  • ремень привода.

Рассмотрим особенности каждого из них:

  1. Ремень привода не обязательно брать из стиральной машины, можно использовать другие ремни. Главное – чтобы у них были зазубрины, как у ремня клиновидного типа.
  2. На малом шкиве нужно сделать проточные борозды. За них будет цепляться ремень во время работы, что позволит избежать проскальзывания.
  3. На большой шкив приваривается диск большего размера, который не даст ремню соскочить.
  4. Для крепления дисковой пилы используют вал, куда она насаживается, а также шайбу и гайку, которыми закрепляется. Рекомендуется подобрать или взять этот комплект с заводской установки, чтобы диск был максимально надежно закреплен.

Создавая конструкцию, нужно учитывать, что рассчитана она на трехсотый диск. Конечно, сделанный своими руками циркулярный станок подходит только для бытового использования. Поэтому старайтесь не перегружать двигатель.

Зачастую такие станки хранятся во дворе, на улице, поэтому защитите электрическую часть от попадания влаги.

Станина изготавливается из металлического листа толщиной 3 мм. Перед тем, как сделать раму, подготовьте металлический уголок на 30 мм.

Как показано на фото выше, мастер установил раму в самодельные стойки из труб. Теперь есть возможность регулировать высоту устройства. Однако рекомендуется выполнять цельную раму, сваривая куски уголка между собой. Сильная вибрация со временем расшатывает крепления болтов и прочих элементов.

Предлагаем ознакомиться: Не включается стиральная машина Занусси причины

Учитывайте, что мини-циркуляционная пила отличается по габаритам. Она намного меньше обычной и может поместиться при хранении в кладовке.

Стиральная машина — это полезная вещь в домашнем хозяйстве. Однако со временем устройство выходит из строя. В стиральной машине есть элемент, который не должен просто так валяться в гараже – это мотор. Из него делают отличную циркулярную пилу.

Устройство системы

Коллекторный тип двигателя состоит главным образом из ротора, статора, а также щёток и тахогенератора.

  1. Ротор — это часть вращения, статор — это внешний по типу магнит.
  2. Щётки, которые произведены из графита — это главная часть скользящего контакта, через которую на вращающийся якорь и стоит подавать напряжение.
  3. Тахогенератор —это устройство, которое производит слежку за характеристикой вращения прибора. Если происходит нарушение в размеренности процесса вращения, то он корректирует поступающий в двигатель уровень напряжения, тем самым делая его наиболее плавным и медленным.
  4. Статор. Такая деталь может включать в себя не один магнит, а, к примеру, две пары полюсов. Вместе с этим на месте статических магнитов здесь будут находиться катушки электромагнитов. Совершать работу такое устройство способно как от постоянного тока, так и от переменного.

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя

В виде регуляторов оборотов электродвигателей 220 В и 380 В применяются особые частотные преобразователи. Такие устройства относят к высокотехнологическим, они и помогают совершить кардинальное преобразование характеристики тока (форму сигнала, а также частоту). В их комплектации имеются мощные полупроводниковые транзисторы, а также широтно-импульсный модулятор. Весь процесс осуществления работы устройства происходит с помощью управления специальным блоком на микроконтроллере. Изменение скорости во вращении ротора двигателей происходит довольно медленно.

Именно по этой причине частотные преобразователи применяются в нагруженных устройствах. Чем медленнее будет происходить процесс разгона, тем меньшая нагрузка будет совершена на редуктор, а также конвейер. Во всех частотниках можно найти несколько степеней защиты: по нагрузке, току, напряжению и другим показателям.

Некоторые модели частотных преобразователей совершают питание от однофазового напряжения (оно будет доходить до 220 Вольт), создают из него трехфазовое. Это помогает совершить подключение асинхронного мотора в домашних условиях без применения особо сложных схем и конструкций. При этом потребитель сможет не потерять мощность во время работы с таким прибором.

https://youtube.com/watch?v=EYkb8_6F-Sw

Зачем используют такой прибор-регулятор

Если говорить про двигатели регуляторов, то обороты нужны:

  1. Для существенной экономии электроэнергии. Так, не любому механизму нужно много энергии для выполнения работы вращения мотора, в некоторых случаях можно уменьшить вращение на 20−30 процентов, что поможет значительно сократить расходы на электроэнергию сразу в несколько раз.
  2. Для защиты всех механизмов, а также электронных типов цепей. При помощи преобразовательной частоты можно осуществлять определённый контроль за общей температурой, давлением, а также другими показателями прибора. В случае когда двигатель работает в виде определённого насоса, то в ёмкости, в которую совершается накачка воздуха либо жидкости, стоит вводить определённый датчик давления. Во время достижения максимальной отметки мотор попросту автоматически закончит свою работу.
  3. Для процесса плавного запуска. Нет особой необходимости применять дополнительные электронные виды оборудования — все можно осуществить при помощи изменения в настройках частотного преобразователя.
  4. Для снижения уровня расходов на обслуживание устройств. С помощью таких регуляторов оборотов в двигателях 220 В можно значительно уменьшить возможность выхода из строя приборов, а также отдельных типов механизмов.

Схемы, по которым происходит создание частотных преобразователей в электродвигателе, широко используются в большинстве бытовых устройств. Такую систему можно найти в источниках беспроводного питания, сварочных аппаратах, зарядках телефона, блоках питания персонального компьютера и ноутбука, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп для подсветки современных мониторов, а также ЖК-телевизоров.

Для чего болгарке низкие обороты?

Встроенная функция регулирования скорости диска позволит деликатно обрабатывать такие материалы, как пластмасса или древесина. На низких оборотах повышается комфортность и безопасность работы. Особенно полезна такая функция в электро- и радиомонтажной практике, в автосервисах и реставрационных мастерских.

Кроме того, среди профессиональных пользователей электроинструмента существует устойчивое мнение, что чем проще устроен аппарат, тем он надёжнее. А дополнительный сервисный «фарш» лучше вынести за пределы силового агрегата. При таком раскладе ремонт техники значительно упрощается. Поэтому некоторые компании специально выпускают выносные отдельные электронные регуляторы, которые подключаются к сетевому шнуру машины.

Использование

Существует ряд рекомендаций для правильного использования болгарки с электронным блоком. При запуске инструмента дайте ему разогнаться до установленных оборотов, не спешите резать что-либо. После выключения повторно запускайте его через несколько секунд, чтобы успели разрядиться конденсаторы в схеме, тогда повторный пуск будет плавным. Регулировать скорость можно во время работы болгарки, медленно поворачивая ручку переменного резистора.

Болгарка без регулятора оборотов хороша тем, что без серьёзных затрат вы можете сами сделать универсальный регулятор оборотов для любого электроинструмента. Электронный блок, вмонтированный в отдельную коробку, а не в корпус шлифовальной машины, можно использовать для дрели, бормашины, циркулярной пилы. Для любого инструмента с коллекторным двигателем. Конечно, удобнее, когда ручка регулятора находится на инструменте, и не нужно никуда отходить и наклоняться, чтобы её повернуть. Но тут уже вам решать. Это дело вкуса.

Если среди вашего инструментария имеется старая болгарка, не торопитесь избавляться от нее. Задействовав простенькую электросхему, инструмент можно усовершенствовать, добавив ему опцию корректировки частоты вращения. За счет обычного управляющего устройства, которое можно создать своими руками в течение нескольких часов, функции инструмента существенно расширятся. Понизив количество вращений за единицу времени, углошлифовальную машинку можно использовать как заточной и шлифовочный агрегат для разных типов материалов. Появятся дополнительные возможности для использования вспомогательных оснасток и насадок.

Пошаговая инструкция

Классическая схема синистора работает по принципу зарядки конденсатора через мало ёмкий резистор. После того, как напряжение между обкладками достигнет нужного значения, симистор начинает пропускать ток к нагрузке.

Таким образом, можно контролировать емкость конденсатора, изменяя напряжение, которое пойдет на нагрузку.  Для этого отлично подойдет реостат, который устанавливается на место резистора.

К сожалению, такая схема быстро нагревается из-за чего нужно устанавливать дополнительный радиатор позволяющий эффективно отводить тепло.

Данная установка может осуществлять работу от внутреннего накопителя с напряжением 12 В и внешнего 220 В. Однако в таком случае требуется гасящая схема.

В таком режиме работы можно изменять пороговую мощность, это напрямую влияет на мощность работы ротора. Силовые резисторы выставляются на определенные показания входящего тока, собирая его в нужных объемах.

Рейтинг ТОП-10 лучших моделей

МестоНаименованиеЦена
ТОП-10 лучших аккумуляторных перфораторов
18 000 ₽
29 000 ₽
37 000 ₽
412 000 ₽
517 000 ₽
617 000 ₽
78 000 ₽
813 000 ₽
98 000 ₽
1034 000 ₽

Одноканальный регулятор для мотора

Устройство управляет одним мотором, питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт.

Конструкция устройства

Основные элементы конструкции регулятора представлены на фото. 3. Устройство состоит из пяти компонентов: два резистор переменного сопротивления с сопротивлением 10 кОм (№1) и 1 кОм (№2), транзистор модели КТ815А (№3), пара двухсекционных винтовых клеммника на выход для подключения мотора (№4) и вход для подключения батарейки (№5).

Принцип работы

Порядок работы регулятора мотора описывает электросхема (рис. 1). С учетом полярности на разъем ХТ1 подают постоянное напряжение. Лампочку или мотор подключают к разъему ХТ2. На входе включают переменный резистор R1, вращение его ручки изменяет потенциал на среднем выходе в противовес минусу батарейки. Через токоограничитель R2 произведено подключение среднего выхода к базовому выводу транзистора VT1. При этом транзистор включен по схеме регулярного тока. Положительный потенциал на базовом выходе увеличивается при перемещении вверх среднего вывода от плавного вращения ручки переменного резистора. Происходит увеличение тока, которое обусловлено снижением сопротивления перехода коллектор-эмитттер в транзисторе VT1. Потенциал будет уменьшаться, если ситуация будет обратной.

Принципиальная электрическая схема

Материалы и детали

Необходима печатная плата размером 20х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита (допустимая толщина 1-1,5 мм). В таблице 1 приведен список радиокомпонентов.

Процесс сборки

Для дальнейшей работы нужно скачать архивный файл, размещенный в конце статьи, разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора (файл termo1), а монтажный чертеж (файл montag1) – на белом листе офисной (формат А4).

Далее чертеж монтажной платы (№1 на фото. 4) наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы (№2 на фото. 4). Необходимо сделать отверстия (№3 на фото. 14) на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпадать. На фото.5 показана цоколёвка транзистора КТ815.

Вход и выход клеммников-разъемов маркируют белым цветом . Через клипсу к клеммнику подключается источник напряжения. Полностью собранный одноканальный регулятор отображен на фото. Источник питания (батарея 9 вольт) подключается на финальном этапе сборки. Теперь можно регулировать скорость вращения вала с помощью мотора, для этого нужно плавно вращать ручку регулировки переменного резистора.

Для тестирования устройства необходимо из архива распечатать чертеж диска. Далее нужно наклеить этот чертеж (№1) на плотную и тонкую картонную бумагу (№2 ). Затем с помощью ножниц вырезается диск (№3).

Полученную заготовку переворачивают (№1 ) и к центру крепят квадрат черной изоленты (№2) для лучшего сцепления поверхности вала мотора с диском. Нужно сделать отверстие (№3) как указано на изображении. Затем диск устанавливают на вал мотора и можно приступать к испытаниям. Одноканальный регулятор мотора готов!

Изменение скорости АД с короткозамкнутым ротором

Существует несколько способов:

  1. Управление вращением за счет изменения электромагнитного поля статора: частотное регулирование и изменение числа пар полюсов.
  1. Изменение скольжения электромотора за счет уменьшения или увеличения напряжения (может применяться для АД с фазным ротором).

Частотное регулирование

В данном случае регулировка производится с помощью подключенного к двигателю устройства для преобразования частоты. Для этого применяются мощные тиристорные преобразователи. Процесс частотного регулирования можно рассмотреть на примере формулы ЭДС трансформатора:

U1=4,44w1k1

Данное выражение означает, что для сохранения постоянного магнитного потока, означающего сохранение перегрузочной способности электромотора, следует одновременно с преобразованием частоты корректировать и уровень питающего напряжения. Если сохраняется выражение, вычисленное по формуле:

U1/f1=U’1/f’1

то это означает, что критический момент не изменен. А механические характеристики соответствуют рисунку ниже, если вы не понимаете, что значат эти характеристики, то в этом случае регулировка происходит без потери мощности и момента.

Достоинствами данного метода являются:

  • плавное регулирование;
  • изменение скорости вращения ротора в большую и меньшую сторону;
  • жесткие механические характеристики;
  • экономичность.

Недостаток один — необходимость в частотном преобразователе, т.е. увеличение стоимости механизма. К слову, на современном рынке представлены модели с однофазным и трёхфазным входом, стоимость которых при мощности 2-3 кВт лежит в диапазоне 100-150 долларов, что не слишком дорого для полноценной регулировки привода станков в частной мастерской.

Переключение числа пар полюсов

Данный метод применяется для многоскоростных двигателей со сложной обмоткой, позволяющей изменять число пар ее полюсов. Самое широкое применение получили двухскоростные, трехскоростные и четырехскоростные АД. Принцип регулировки проще всего рассмотреть на основе двухскоростного АД. В такой машине обмотка каждой фазы состоит из двух полуобмоток. Скорость вращения изменяется при подключении их последовательно или параллельно.

В четырехскоростном электродвигателе обмотка выполнена в виде двух независимых друг от друга частей. При изменении числа пар полюсов первой обмотки производится изменение скорости работы электромотора с 3000 до 1500 оборотов в минуту. При помощи второй обмотки производится регулировка вращения 1000 и 500 оборотов в минуту.

При изменении числа пар полюсов происходит и изменение критического момента. Для его сохранения неизменным, требуется одновременно с изменением числа пар полюсов регулировать и питающее напряжение, например, переключением схемы звезда-треугольник и их вариациями.

Достоинства данного метода:

  • жесткие механические характеристики двигателя;
  • высокий КПД.

Недостатки:

  • ступенчатая регулировка;
  • большой вес и габаритные размеры;
  • высокая стоимость электромотора.

Принципиальная схема регулятора оборотов мотора

Схема состоит из двух частей: дифференциального усилителя и стабилизатора напряжения. Первая часть занимается измерением температуры и обеспечивает напряжение, пропорциональное температуре, когда она превышает установленный порог. Это напряжение является управляющим для стабилизатора напряжения, выход которого контролирует питание вентиляторов.

Схема регулятора оборотов электродвигателя постоянного тока приведена на рисунке. Основа — компаратор U2 (LM393), работающий в этой конфигурации как обычный операционный усилитель. Первая его часть U2A работает как усилитель дифференциальный, чьи условия работы определяют резисторы R4-R5 (47k) и R6-R7 (220k). Конденсатор C10 (22pF) улучшает стабильность усилителя, а R12 (10k) подтягивает выход компаратора к плюсу питания.

На один из входов дифференциального усилителя подается напряжение, которое образуется через делитель, состоящий из R2 (6,8k), R3 (680 Ом) и PR1 (500 Ом), и фильтруется с помощью C4 (100nF). На второй вход этого усилителя поступает напряжение с датчика температуры, который в данном случае один из разъемов транзистора T1 (BD139), поляризованный небольшим током с помощью R1 (6,8k).

Конденсатор C2 (100nF) был добавлен, чтобы фильтровать напряжение с датчика температуры. Полярность датчика и делителя опорного напряжения задает стабилизатор U1 (78L05) вместе с конденсаторами C1 (1000uF/16V), C3 (100nF) и C5 (47uF/25V), предоставляя стабилизированное напряжение 5 В.

Компаратор U2B работает как классический усилитель ошибки. Он сравнивает напряжение с выхода дифференциального усилителя с выходным напряжением с помощью цепочки R10 (3,3k), R11 (47 Ом) и PR2 (200 Ом). Исполнительным элементом стабилизатора является транзистор T2 (IRF5305), база которого управляется делителем R8 (10k) и R9 (5,1k).

Конденсатор C6 (1uF) и C7 (22pF) и C9 (10nF) улучшают стабильность петли обратной связи. Конденсатор C8 (1000uF/16V) фильтрует выходное напряжение, он имеет значительное влияние на стабильность системы. Разъемом выхода — AR2 (TB2), а разъем питания — AR1 (TB2).

Благодаря применению выходного транзистора с низким сопротивлением в открытом состоянии, схема обладает очень малым падением напряжения — порядка 50 мВ при выходном токе 1 А, что не требует блока питания с более высоким напряжением для управления вентиляторами, работающие на 12 В.

В большинстве случаев в роли U2 можно применить популярный операционный усилитель LM358, правда несколько ухудшив выходные параметры.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации