Регулятор оборотів електродвигуна: принцип дії

Регулятор оборотів електродвигуна необхідний для плавного розгону і гальмування. Широке застосування отримали такі пристрої в промисловості. З їх допомогою змінюють швидкість руху стрічки конвеєра, обертання вентиляторів. Двигуни на 12 Вольт використовуються в системах управління та автомобілях. Всі бачили перемикачі, якими змінюється швидкість обертання вентилятора грубки в машинах. Це один з типів регуляторів. Тільки він не призначений для плавного запуску. Зміна швидкості обертання відбувається ступінчасто.

Застосування частотних перетворювачів

В якості регуляторів обертів електродвигунів 220В і 380В використовуються частотні перетворювачі. Це високотехнологічні електронні пристрої, які дозволяють кардинально змінити характеристики струму (форму сигналу і частоту). В їх основі знаходяться потужні напівпровідникові транзистори і широтно-імпульсний модулятор. Вся робота приладу керується блоком на мікроконтролері. Зміна швидкості обертання ротора двигуна відбувається плавно. Тому частотні перетворювачі використовуються в навантажених механізмах. Чим повільніше розгін, тим менші навантаження буде відчувати конвеєр або редуктор. Всі частотники оснащені декількома ступенями захисту по струму, навантаження, напруги та іншими. Деякі моделі частотних перетворювачів живляться від однофазної напруги (220 Вольт), роблять з нього трифазне. Це дозволяє підключати асинхронні мотори будинку без використання складних схем. І не загубиться потужність при роботі з таким пристроєм.

Для яких цілей використовуються регулятори

У випадку з асинхронними двигунами регулятори обертів необхідні для: Суттєвої економії електроенергії . Адже не в кожному механізмі потрібна велика швидкість обертання мотора – часом її можна зменшити на 20-30%, а це дозволить скоротити витрати на електроенергію вдвічі. Захисту механізмів та електронних ланцюгів . За допомогою перетворювачів частоти можна здійснювати контроль температури, тиску і багатьох інших параметрів. Якщо двигун працює в якості приводу насоса, то в ємності, в яку він накачує повітря або рідина, потрібно встановити датчик тиску. І при досягненні максимального значення мотор просто відключиться. Здійснення плавного пуску . Немає необхідності використовувати додаткові електронні пристрої – все можна зробити з допомогою змін параметрів частотного перетворювача. Зниження витрат на технічне обслуговування . За допомогою подібних регуляторів обертів електродвигунів 220В знижується ризик виходу з ладу привода і окремих механізмів. Схема, за якою побудовані частотні перетворювачі, широко поширена в багатьох побутових приладах. Щось подібне можна зустріти в джерела безперебійного живлення, зварювальних апаратах, стабілізатори напруги, блоки живлення комп'ютерів, ноутбуків, зарядниках телефонів, блоках запалювання ламп підсвічування сучасних ЖК-телевізорів і моніторів.

Як працюють регулятори обертання

Можна зробити своїми руками регулятор обертів електродвигуна, але для цього потрібно вивчити всі технічні моменти. Конструктивно можна виділити декілька основних компонентів, а саме:
Електродвигун. Микроконтроллерную систему управління і блок перетворювача. Привід і механізми, пов'язані з ним. На самому початку роботи, після подачі напруги на обмотки, відбувається обертання ротора двигуна з максимальною потужністю. Саме ця особливість відрізняє асинхронні машини від інших. До цього додається навантаження від механізму, який приводиться в рух. У підсумку на початковому етапі потужність і струм зростає до максимуму. Виділяється дуже багато тепла. Перегріваються і обмотки, і дроти. Застосування частотного перетворювача допоможе позбутися від цього. Якщо встановити плавний пуск, то до максимальної швидкості (що також регулюється пристроєм і може бути не 1500 про./хв, а всього 1000) двигун буде розганятися не відразу, а протягом 10 секунд (кожну секунду по 100-150 обертів додавати). При цьому навантаження на всі механізми і дроти зменшиться в рази.

Саморобний регулятор

Самостійно можна зробити регулятор обертів електродвигуна 12В. Для цього потрібно перемикач на кілька положень і дротяні резистори. З допомогою останніх змінюється напруга живлення (а разом з ним і частота обертання). Аналогічні системи можна використовувати і для асинхронних двигунів, але вони менш ефективні. Багато років тому широко застосовувалися механічні регулятори – на основі шестерних приводів або варіаторів. Але вони були не дуже надійними. Електронні засоби набагато краще себе показують. Адже вони не такі громіздкі і дозволяють більш тонко налаштовувати привід. Для виготовлення регулятора обертання електродвигуна потрібно кілька електронних пристроїв, які можна придбати в магазині, або зняти зі старих інверторних приладів. Непогані результати показує симистор ВТ138-600 в схемах таких електронних пристроїв. Щоб провести регулювання, потрібно включити в схему змінний резистор. З його допомогою змінюється амплітуда вхідного на симистор сигналу.

Впровадження системи управління

Щоб покращити параметри навіть самого простого пристрою, буде потрібно схему регулятора обертів електродвигуна включити мікроконтроллерной управління. Для цього потрібно вибрати процесор з відповідним числом входів і виходів для підключення датчиків, кнопок, електронних ключів. Для експериментів можна застосувати мікроконтролер AtMega128 – самий популярний і простий у використанні. У вільному доступі можна знайти безліч схем з використанням цього контролера. Самостійно їх відшукати і застосувати на практиці не складе праці. Щоб він працював правильно, потрібно в нього записати алгоритм – відгуки на певні дії. Наприклад, при досягненні температури 60 градусів (замір відбувається на радіаторі приладу) має відбутися відключення живлення.

На закінчення

Якщо вирішите не робити самостійно пристрій, а придбати готове, то зверніть увагу на основні параметри, такі як потужність, тип системи управління, робоча напруга, частоти. Бажано провести розрахунок характеристик механізму, в якому планується використовувати регулятор напруги електродвигуна. І не забудьте порівняти з параметрами частотного перетворювача.