Auto-noginsk.ru

Авто Ногинск
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электросхема регулировка оборотов двигателя коллекторного с тахогенератором

Электросхема регулировка оборотов двигателя коллекторного с тахогенератором

Виды и устройство регуляторов оборотов коллекторных двигателей

Смотрите также

Метаматериал для усиления магнитных полей

Электрическое моноколесо — транспорт будущего!

Неодимовые магниты

Коллекторные двигатели часто можно встретить в бытовых электроприборах и в электроинструменте: стиральная машина, болгарка, дрель, пылесос и т. д. Что совсем не удивительно, ведь коллекторные двигатели позволяют получать и высокие обороты, и большой крутящий момент (в том числе высокий пусковой момент) — что и нужно для большинства электроинструментов.

При этом коллекторные двигатели могут питаться как постоянным током (в частности — выпрямленным), так и переменным током от бытовой сети. Для управления скоростью вращения ротора коллекторного двигателя применяют регуляторы оборотов, о них и пойдет речь в данной статье.

Для начала вспомним устройство и принцип работы коллекторного двигателя. Коллекторный двигатель включает в себя обязательно следующие части: ротор, статор и щеточно-коллекторный коммутационный узел. Когда питание подается на статор и на ротор, их магнитные поля начинают взаимодействовать, ротор начинает в итоге вращаться.

Питание на ротор подается через графитовые щетки, плотно прилегающие к коллектору (к ламелям коллектора). Для изменения направления вращения ротора, необходимо изменить фазировку напряжения на статоре или на роторе.

Обмотки ротора и статора могут питаться от разных источников или же могут быть соединены параллельно либо последовательно друг с другом. Так различаются коллекторные двигатели параллельного и последовательного возбуждения. Именно коллекторные двигатели последовательного возбуждения можно встретить в большинстве бытовых электроприборов, поскольку такое включение позволяет получить устойчивый к перегрузкам двигатель.

Говоря о регуляторах оборотов, прежде всего остановимся на самой простой тиристорной (симисторной) схеме (смотрите ниже). Данное решение применяется в пылесосах, стиральных машинах, болгарках, и показывает высокую надежность при работе в цепях переменного тока (особенно от бытовой сети).

Работает данная схема достаточно незатейливо: на каждом периоде сетевого напряжения конденсатор заряжается через резистор до напряжения отпирания динистора, присоединенного к управляющему электроду основного ключа (симистора), после чего симистор открывается и пропускает ток к нагрузке (к коллекторному двигателю).

Регулируя время зарядки конденсатора в цепи управления открыванием симистора, регулируют среднюю мощность подаваемую на двигатель, соответственно регулируют обороты. Это простейший регулятор без обратной связи по току.

Симисторная схема похожа на обычный диммер для регулировки яркости ламп накаливания, обратной связи в ней нет. Чтобы появилась обратная связь по току, например чтобы удерживать приемлемую мощность и не допускать перегрузок, необходима дополнительная электроника. Но если рассмотреть варианты из простых и незатейлевых схем, то за симисторной схемой следует реостатная схема.

Читайте так же:
Регулировка зазора клапанов двигателя мтз

Реостатная схема позволяет эффективно регулировать обороты, но приводит к рассеиванию большого количества тепла. Здесь требуется радиатор и эффективный отвод тепла, а это потери энергии и низкий КПД в итоге.

Более эффективны схемы регуляторов на специальных схемах управления тиристором или хотя бы на интегральном таймере. Коммутация нагрузки (коллекторного двигателя) на переменном токе осуществляется силовым транзистором (или тиристором), который открывается и закрывается один или несколько раз в течение каждого периода сетевой синусоиды. Так регулируется средняя мощность, подаваемая на двигатель.

Схема управления питается от 12 вольт постоянного напряжения от собственного источника или от сети 220 вольт через гасящую цепь. Такие схемы подходят для управления мощными двигателями.

Принцип регулирования с микросхемами на постоянном токе — это конечно ШИМ — широтно-импульсная модуляция. Транзистор, например, открывается с строго заданной частотой в несколько килогрец, но длительность открытого состояния регулируется. Так, вращая ручку переменного резистора, устанавливают скорость вращения ротора коллекторного двигателя. Данный метод удобен для удержания малых оборотов коллекторного двигателя под нагрузкой.

Более качественное управление — именно регулировка по постоянному току. Когда ШИМ работает на частоте порядка 15 кГц, регулируя ширину импульсов, управляют напряжением при примерно одном и том же токе. Скажем, регулируя постоянное напряжение в диапазоне от 10 до 30 вольт, получают разные обороты при токе порядка 80 ампер, добиваясь требуемой средней мощности.

Регулятор оборотов коллекторного двигателя на TDA1085:

Если вы хотите изготовить простой регулятор для коллекторного двигателя своими руками без особых запросов к обратной связи, то можно выбрать схему на тиристоре. Потребуется лишь паяльник, конденсатор, динистор, тиристор, пара резисторов и провода.

Если же нужен более качественный регулятор с возможностью поддержания устойчивых оборотов при нагрузке динамического характера, присмотритесь к регуляторам на микросхемах с обратной связью, способным обрабатывать сигнал с тахогенератора (датчика скорости) коллекторного мотора, как это реализовано например в стиральных машинах.

ШИМ регулятор оборотов: схема модуля управления мотором

ШИМ регулятор оборотов-1

ШИМ регулятор оборотов двигателя постоянного тока проще всего организовать с помощью ШИМ регулятора. ШИМ — это широтно-импульсная модуляция, в английском языке это называется PWM — Pulse Width Modulation. Теорию я подробно объяснять не буду, информации полно в интернете.

ШИМ регулятор оборотов электродвигателя постоянного тока рассчитанного на напряжение 12 В

Своими словами — если у нас есть двигатель постоянного тока на 12 вольт — то мы можем регулировать обороты двигателя изменяя напряжение питания. Изменяя напряжение питания от нуля до 12 вольт будут изменятся обороты двигателя от нуля до максимальных. В случае с ШИМ регулятором мы будем изменять скважность импульсов от 0 до 100% и это будет эквивалентно изменению напряжения питания двигателя и соответственно будут изменятся обороты двигателя.

Читайте так же:
Регулировка переднего колеса стелс

Рассмотрим первый ШИМ регулятор на 5 ампер. Есть такая самая любимая микросхема всех радиолюбителей — это таймер NE555 ( или советский аналог КР1006ВИ). Вот на этой микросхеме и собран ШИМ регулятор. Кроме таймера здесь я использую стабилизатор на 9 вольт LM7809, мощный полевой транзистор с N-каналом IRF540, сдвоенный диод Шоттки, а также другие мелкие детали. Схема по которой собран этот регулятор всем известна и очень популярна.

ШИМ регулятор оборотов-3

ШИМ регулятор оборотов-4

Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 5A

В более мощном исполнении я применяю просто параллельное включение нескольких полевых транзисторов IRF540 и более мощный сдвоенный диод Шоттки. В остальном всё аналогично.

ШИМ регулятор оборотов-5

ШИМ регулятор оборотов-6

Блок управления мотором-7

Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 10A

Подключение ШИМ регулятора очень простое. Вы видите 4 клеммы — две клеммы для подачи питания (+) и (-), и две клеммы для подключения мотора (M+) и (M-).

Сделал еще ШИМ регулятор с защитой по току. Для этих целей использовал распространенный операционный усилитель LM358 и два оптрона PC817. При превышении тока, который мы задаем подстроечником R12, срабатывает триггер-защелка на операционнике DA3.1, оптронах DA4 и DA5 и блокируется генерация импульсов по 5 ноге таймера NE555. Чтобы снова запустить генерацию нужно кратковременно снять питание со схемы с помощью кнопки S1.

Блок управления мотором-8

Блок управления мотором-9

Печатку этой платы можно скачать — ШИМ 10А с защитой

ШИМ регуляторы все работоспособны, проверил их работу с помощью двигателя от шуруповерта.

Управляем бесколлекторными двигателями, господа

Привет Хабровчане!
Решил я рассказать «всему свету» о проблеме, с которой столкнулся при постройке своего проекта, и как мне удалось её решить.

А речь сегодня пойдет о бесколлекторных двигателях, о регуляторах хода и как ими управлять.
Что же такое бесколлекторный двигатель, я не буду долго расписывать (сами можете посмотреть Wiki), а скажу в 2х словах, это 3х фазный двигатель постоянного тока.

И приводится в движение сие чудо благодаря специальному регулятору, который последовательно переключает обмотки с определенной частотой.
Управляя частотой переключения обмоток мы управляем скоростью вращения ротора.
Ну что же, надеюсь тут все понято, идем дальше.

Читайте так же:
Двигатель cummins 6isbe регулировка клапанов

Первые проблемы
Были закуплены 2 комплекта двигатель + регулятор, ждал около месяца, пришли.
image

Мною овладел приступ безудержного веселья по этому поводу, но, к сожалению, это было ненадолго….
Рассмотрев эти чудеса техники я решил подключить их к источнику питания, и тут то первое разочарование, тихий хлопок (как от КЗ) и тишина, светодиоды не горят, писка нет (а он должен быть), только крутится кулер на регуле, беда…
Побежал в ближайший Хобби магазин, и добрый консультант вынес вердикт: сгорел!

Со вторым такая же история, в общем ребята, не повезло, оба бракованные…
Ну хоть кошечка порадовалась:

image

Пришлось раскошелиться и купить у них регулятор по цене обоих комплектов (поджимали сроки).
Купил, подключил, все пищит, горит, работает, прям аж душа радуется! (на фото он выделен):

image

Проблема номер два
Теперь настала пора покрутить двигателем.
А покрутить нужно не с сервотестера или аппы радиоуправления, а с микроконтроллера, а точнее вот с такой платки:
image

Перелопатив тонны сайтов, перечитав сотни форумов и ответов на мой вопрос, так как же управлять этим регулятором я слышать только одно: «…чувак да там простой ШИМ…», «… ШИМ тебе в помощь…».
Ну ШИМ, так ШИМ.
Написал простенькую программу:

Залил, ноль эмоций…

Бился 2 дня, пока не наткнулся на случайный пост, о том, что у регулятора есть защита, и он начинает функционировать только при подаче на его вход ШИМ сигнала 1,5 мс.
Окей, будет сделано.

Дальше я подцепил обыкновенный резистор через АЦП, и опытным путем подобрал крайние значения ШИМ регулятора.
Код получившийся в итоге:

И все заработало.
Теперь все крутиться, шумит, пищит и просто радует.
P.S. Это код для управления сразу 2мя двигателями.

И последняя проблема, питание…
Здесь расскажу немного, а именно, от регулятора идет 3 провода:
image

Центральная колодка, по порядку Черный — минус, Красный — плюс и Белый — провод управления.

И загвоздка в том, что в отличие от сервоприводов, это не входы под питание, а выходы, т.е. питаемся от них.
К чему я это, да к тому, что подключив регулятор как серву, я чуть не спалил порты на ноутбуке, ибо плата в это время была запитана от USB.
Но к счастью у моего старичка сработала защита и все обошлось перезагрузкой…

Спасибо большое за внимание.
Надеюсь мой опыт будет полезен для вас.
До скорых встреч.

Читайте так же:
Регулировка фар lada granta

Плата регулировки оборотов двигателя от стиральной машины

Часто случается так, что стиральные машины выходят из строя. Происходит это по множеству причин, но сейчас не об этом. В большинстве случаев, стиралки идут в утиль вместе со всеми узлами и деталями. Однако, не стоит торопиться.

Если барабан, корпус и другие мелкие детали практически никуда не приспособить, то двигатель можно установить много куда:

1. Самодельные точильные станки (карбороны);

2. Деревообрабатывающее оборудование;

3. Самодельные граверы;

Практически весь электроинструмент строится на базе универсальных коллекторных двигателей, которые и устанавливаются в стиралки.

Правда, есть одна очень важная деталь – подключить двигатель стиральной машины напрямую к целевому прибору можно, но возникнет ряд проблем.

Проблемы использования двигателей стиралок

  • Во-первых, он слишком оборотистый (не везде нужны 3000 оборотов в минуту).
  • Во-вторых, даже если дать максимум, то значительно возрастут вибрации, а это дополнительные проблемы со станиной и т.п.
  • В-третьих, зачастую плавное регулирование оборотов оказывается весьма полезным в работе конечного агрегата.
  • В-четвертых, двигатели стиралок оснащаются таходатчиками (это элементы, конструктивно совмещенные с двигателем, они необходимы для контроля оборотов вала, скорость вращения пропорционально влияет на выходное напряжение таходатчика), что значительно усложняет процесс подключения и проектирования схемы управления.

Рис. 1. Таходатчик

Встроенную плату из стиральной машины использовать с большой вероятностью не получится, поэтому логичным является вывод о необходимости покупки готовой платы.

Однако, после изучения стоимости готовых решений оказывается, что проще приобрести весь готовый прибор, чем "изобретать свой велосипед".

Поэтому многие выбирают самостоятельную сборку такой платы.

Регулировка оборотов двигателя стиральной машины своими руками

Простая регулировка напряжения на обмотках двигателя тоже сможет управлять оборотами, правда такой подход нежизнеспособен в реальных условиях, так как под нагрузкой на малых оборотах двигатель будет показывать малую мощность, а значит, его крутящий момент будет очень маленьким.

Правильный выход из данной ситуации – использование специальных контроллеров, которые будут управлять валом на основе данных с таходатчика.

Один из наиболее популярных подходов – схема на базе TDA1085 (этот микроконтроллер используется многими производителями бытовой техники для управления электродвигателями, в качестве аналога можно рассмотреть российскую микросхему КС1027ХА4).

Сама схема выглядит следующим образом.

Рис. 2. Микросхема КС1027ХА4

Вариант печатной платы представлен ниже (вы можете спроектировать свой вариант).

Рис. 3. Вариант печатной платы

За регулировку оборотов будет отвечать резистор R17.

Изменить диапазон частот вращения путем экспериментального подбора значения конденсатора C14.

Читайте так же:
Регулировка косилки заря к мотоблоку

Сам двигатель подключается к сети не напрямую, а через трансформатор мощностью более 200 Вт и выходным напряжением около 60 В (±10 В).

Если вам нужно прямое питание от сети 220 В, то можно рассмотреть применение следующей схемы.

Рис. 4. Схема для сети 220 В

Она построена на базе все той же TDA1085.

Схема регулирования оборотов коллекторных двигателей без микросхем

От 600 оборотов в минуту.

Рис. 5. Схема регулирования оборотов коллекторных двигателей без микросхем от 600 оборотов в минуту

Данная схема наиболее безопасна для пользователей, так как потенциометр отвязан от сети переменного тока.

Семистор необходимо смонтировать на теплоотводе.

Вариация исходной схемы с регулировкой от 200 оборотов в минуту.

Рис. 6. Схема регулирования оборотов коллекторных двигателей без микросхем от 200 оборотов в минуту

К ее недостаткам следует отнести то, что потенциометр подключается к сети переменного тока, а значит, есть риск поражения током. Используйте модели с пластиковыми ручками регулировки!

Всегда сохраняется риск "разноса" двигателя, когда регулятор выходит из строя и вал начинает вращаться с максимальной скоростью. Поэтому предусмотрите быстрое аварийное отключение агрегата и укрепите каркас, в котором будет устанавливаться движок. На всякий случай.

Мнения читателей
  • Vitale / 19.03.2021 — 15:43

Подскажите пожалуйста, в схеме 17 что за тахогенератор, штатный от двигателя стиралки или придется подбирать самостоятельно?

Добрый день. Подскажите пож-та, какое напряжение на двигателе при макс. оборотах схема на TDA 1085?

Спс большое за полезную и нужную статью. Сейчас мало таких людей. Хотелось бы вариант подключения кол Эл мотора без микросхемы но с защитой от разноса (выхода из строя силового тиристора). ещё раз большое спасибо

Повторил схему V14 б. Все заработало сразу. Схема не критична к отклонениям параметров деталей. В качестве таходатчика использовал детали от китайского фоноря (жучка) (ротор и статор без переделки). Проверил на двигателе от электротриммера.

Как помыть машину?

А под Li-On батарею схема есть ?

Огромное спасибо! Собрал на оптронах.. Доволен! Отдельное спасибо за бескорыстие.

А подскажите вариант управления двигателя от стиралки с таходатчиком но без коллектора?

Спасибо за проделанную работу. Зашел к вам через калиграф. В дальнейшем буду с вами.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector