Регулятор оборотов для электродвигателя своими руками схема

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Регулятор оборотов электродвигателя 220В

Качественный и надёжный контроллер скорости вращения для однофазных коллекторных электродвигателей можно сделать на распространённых деталях буквально за 1 вечер. Эта схема имеет встроенный модуль обнаружения перегрузки, обеспечивает мягкий пуск управляемого двигателя и стабилизатор скорости вращения мотора. Работает такой блок с напряжением как 220, так и 110 вольт.

Технические параметры регулятора

• напряжение питания: 230 вольт переменного тока
• диапазон регулирования: 5…99%
• напряжение нагрузки: 230 В / 12 А (2,5 кВт с радиатором)
• максимальная мощность без радиатора 300 Вт
• низкий уровень шума
• стабилизация оборотов
• мягкий старт
• размеры платы: 50×60 мм

Принципиальная электросхема

Схема модуля системы регулирования основана на генераторе ШИМ импульсов и симисторе управления мотором — классическая схемотехника для подобных устройств. Элементы D1 и R1 обеспечивают ограничение величины напряжения питания до значения безопасной для питания микросхемы генератора. Конденсатор C1 отвечает за фильтрацию напряжения питания. Элементы R3, R5 и P1 являются делителем напряжения с возможностью его регулирования, который используется для задания величины мощности, подаваемой в нагрузку. Благодаря применению резистора R2, непосредственно входящего в цепь поступления на м/с фазы, внутренние блоки синхронизированы с симистором ВТ139.

На следующем рисунке показано расположение элементов на печатной плате. Во время монтажа и запуска следует обратить внимание на обеспечение условий безопасной работы — регулятор имеет питание от сети 220В и его элементы непосредственно подключены к фазе.

Увеличение мощности регулятора

В испытательном варианте был применен симистор BT138/800 с максимальным током 12 А, что дает возможность управления нагрузкой более 2 кВт. Если необходимо управление ещё большими токами нагрузки — советуем тиристор установить за пределами платы на большом радиаторе. Также следует помнить о правильном выборе предохранителя FUSE в зависимости от нагрузки.

Кроме управления оборотами электромоторов, можно без каких-либо переделок использовать схему для регулировки яркости ламп.

Источник

Регуляторы оборотов электроинструмента своими руками.

При работе с электроинструментом часто возникает необходимость регулировать его обороты.
В качестве такого регулятора оборотов для дрели можно использовать промышленный диммер (регулятор освещения) соответствующей мощности (не меньшей, чем мощность дрели). Схема регулятора ( рис.1 ) получается простейшей.
Вилка устройства вставляется в розетку сети, а вилка дрели — в розетку регулятора. Частота вращения управляется поворотом ручки диммера. В большинстве случаев в электроинструментах, применяются универсальные коллекторные электродвигатели. Они хорошо работают как на переменном, так и на постоянном токе. Но снижать для регулировки оборотов питающее напряжение не имеет смысла, так как двигатель резко уменьшает обороты, теряет мощность и останавливается. Оптимальным вариантом для регулятора электроинструмента является изменение напряжения с обратной связью по току нагрузки двигателя.
Одна из простых схем такого рода регулятора электроинструментов приведена на рис.2.
Резистивно — емкостная цепь R2-R-C2 обеспечивает формирование опорного напряжения определяющего величину оборотов электродвигателя. При увеличении нагрузки величина оборотов электродвигателя падает, снижается и его крутящий момент. Противо-ЭДС, возникающая на электродвигателе и приложенная между катодом тиристора VS1 и его управляющим электродом, уменьшается.
Вследствие этого питание на управляющем электроде тиристора возрастет пропорционально уменьшению противо-ЭДС, что заставляет его включаться при меньшем фазовом угле (угле отсечки) и пропускать на двигатель электроинструмента больший ток, компенсируя тем самым снижение оборотов под нагрузкой. Получается как бы баланс импульсного напряжения на управляющем электроде тиристора, составленного из напряжений питания и самоиндукции двигателя.
Переключатель SA1 в регуляторе позволяет при необходимости перейти на питание без регулятора оборотов.
Вторая схема регулятора оборотов электроинструмента ( рис.3 ) имеет аналогичный принцип регулировки.
Ее можно использовать для управления в мощных электроинструментах, таких как — в деревообрабатывающих станках, шлифмашинах и пр. Тиристор в данной схеме следует установить на радиатор площадью не менее 25 см 2 .
Схему регулятора, как на рис.4 , можно использовать, когда в двигателе есть доступ к обмотке возбуждения.
Мостовой выпрямитель на диодах VD1…VD4 формирует пульсирующий сигнал, а тиристор является переключателем, управляемым фазой. Этот регулятор обеспечивает плавное вращение двигателя на малых оборотах.
Выпрямительные диоды VD1. VD4 — мощные, типов Д233Б, Д234Б, Д247Б; диоды VD5 и VD6 — любые, рассчитанные на 500 В и более.
Тиристор VS1 можно заменить на КУ201Л или аналогичный по электрическим характеристикам.
Когда требуется регулировать обороты электродвигателей с большим крутящим моментом на валу, например, в электролебедке, может пригодиться двухполупериодная мостовая схема регулятора ( рис.5 ), обеспечивающая полную мощность на двигателе электроинструмента (в предыдущих работает только одна полуволна питания).
Диоды VD2 и VD6 и гасящий резистор R2 используются для питания схемы запуска. Задержка открывания тиристоров по фазе обеспечивается зарядом конденсатора С1 через R3 и R4, задаваемого стабилитроном VD8.
При зарядке конденсатора С1 до порога срабатывания однопереходного транзистора VT1 он открывается и формирует импульс запуска, от которого срабатывает тот тиристор, на аноде которого присутствует положительное напряжение.
Сопротивление R5=2/Iм (где Iм—максимальный ток нагрузки электродвигателя) зависит от типа электродвигателя и желаемой глубины обратной связи.
Регулятор, схема которого показана на рис.6 , позволяет изменять обороты дрели и других электроинструментов.
Принцип работы регулятора основан на двухполупериодном фазовом управлении симистором VS1, что обеспечивает двигателю электродрели полную потребляемую мощность.
Поскольку в дрели установлен коллекторный электродвигатель, ток в цепи симистора из-за индуктивной нагрузки прерывается, возникает ЭДС самоиндукции, что приводит к неустойчивой работе симистора. Для устранения этого эффекта параллельно VS1 включена цепочка R8-C3. Выпрямительный мост VD1. VD4 и стабилитрон VD5 обеспечивают узел управления VS1 пульсирующим питанием.
Задержку открывания VS1 по фазе определяет время зарядки конденсатора С1 через резисторы R2 и R3. При некотором пороговом напряжении на С1 однопереходный транзистор открывается, и на его нагрузочном резисторе R5 появляется импульс, который транзистор VT2 усиливает до уровня, необходимого для включения VS1. Симистор остается открытым до тех пор, пока ток, текущий через него, не уменьшится до порога его выключения. После выключения симистора С1 снова заряжается, т.е. начинается следующий цикл работы узла управления симистором.
Резистор R7 образует цепь ОС по току нагрузки. Действие ОС иллюстрируют кривые, снятые при неизменном положении движка переменного резистора R2 и работе электродрели на холостом ходу ( рис.7а ) и под нагрузкой ( рис.7б ).
Здесь t1 — время зарядки конденсатора С1, t2 — время, в течение которого симистор находится в открытом состоянии.
С увеличением нагрузки на вал электродвигателя обороты снижаются, что приводит к увеличению потребляемого тока и падения напряжения (при включенном симисторе) на R7. Когда суммарное падение на VS1 и R7 превысит напряжение закрывания однопереходного транзистора VT1, конденсатор С1 начинает заряжаться, в результате чего в новом цикле работы устройства время его зарядки до напряжения открывания транзистора VT1 становится меньше. Поэтому VS1 при каждом полупериоде будет находиться в открытом состоянии дольше, мощность на валу двигателя соответственно увеличится и восстановятся прежние обороты.

В регуляторе оборотов использованы постоянные резисторы МЛТ; переменный резистор—СП4-1.
Резистор R7 намотан нихромовым проводом ø 0,3 мм на резисторе МЛТ-2 сопротивлением не менее 100 Ом.
Конденсатор С1 — КМ-6, СЗ — МБГП, С2 — К50-6.
Транзистор VT2 — КТ603А или любой из серий КТ312, КТ315.
Диоды Д223А можно заменить на Д220 или КД521А.
Трансформатор Т1 — МИТ-4 или самодельный, выполненный на кольцевом магнитопроводе типоразмера К16х10х4,5 мм из феррита 2000НМ. Обмотки содержат по 100 витков провода ПЭЛШО ø0,12 мм.
Налаживание правильно собранного регулятора оборотов электроинструмента сводится к подбору сопротивления R7, добиваясь устойчивой работы устройства.
В случае использования регулятора для работы с электродрелями устаревших моделей придется, возможно, увеличить емкость конденсатора СЗ до 0,47 мкФ.

Источник

Как сделать регулятор оборотов коллекторного двигателя 220В своими руками: схемы

Схема регулятора оборотов коллекторного двигателя 220в бывает двух типов стандартная и модифицированная. Все зависит непосредственно от регулятора, который вы используете.

Зачем они нужны

Множество бытовых приборов и электроинструментов не обходятся без коллекторного электродвигателя. Такая популярность подобного электродвигателя обусловлена универсальностью.

Для коллекторного электродвигателя может использование питание от тока постоянного или переменного напряжения. Дополнительным преимуществом является эффективный пусковой момент. При этом работа от постоянного или переменного тока электродвигателя сопровождается высокой частотой оборотом, что подходит далеко не всем пользователям. Чтобы обеспечить более плавный пуск и иметь возможность настраивать частоту вращения, используется регулятор оборотов. Простой регулятор вполне можно изготовить своими руками.

Но прежде чем будет обсуждаться схема, сначала нужно разобраться в коллекторных двигателях.

Коллекторные электродвигатели

Конструкция любого коллекторного двигателя включает несколько основных элементов:

Работа стандартного коллекторного электродвигателя основана на следующих принципах.

1. Осуществляется подача тока от источника напряжения 220в. Именно 220 Вольт является стандартным напряжением бытовой сети. Для большинства приборов с электромоторами более 220 Вольт не требуется. Причем подача тока идет на ротор и статор, которые соединяются один с другим.
2. В результате подачи тока от источника 220в образуется поле магнитное.
3. Под воздействием магнитного напряжения начинается вращение ротора.
4. Щетки осуществляют передачу напряжения непосредственно на ротор устройства. Причем щетки обычно изготавливают на основе графита.
5. Когда направление тока в роторе или статоре меняется, вал вращается в обратную сторону.

Кроме стандартных коллекторных электродвигателей, существуют другие агрегаты:

• Электромотор последовательного возбуждения. Их устойчивость к перегрузкам более внушительная. Часто встречаются в бытовых электроприборах,
• Устройства параллельного возбуждения. У них сопротивление не отличается большими показателями, количество витков существенно больше, чем у аналогов,
• Однофазный электромотор. Его очень легко изготовить своими руками, мощность на приличном уровне, а вот коэффициент полезного действия оставляет желать лучшего.

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.

1. Заряд тока от источника 220 Вольт идет к конденсатору.
2. Далее идет напряжение пробоя динистора через переменный резистор.
3. После этого происходит непосредственно сам пробой.
4. Симистор открывается. Этот элемент несет ответственность за нагрузку.
5. Чем выше окажется напряжение, чем чаще будет происходить открытие симистора.
6. За счет подобного принципа работы происходит регулировка оборотов электродвигателя.
7. Наибольшая доля подобных схем регулировки электродвигателя приходится на импортные бытовые пылесосы.
8. 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.

Простой самодельный регулятор

Если вы не хотите покупать готовый регулятор оборотов для двигателя, его вполне можно попробовать изготовить своими руками для контроля мощности устройства.

Это дополнительные навыки для вас и определенная экономия средств для кошелька.

Для изготовления регулятора вам потребуется:

• Набор проводков,
• Паяльник,
• Схема,
• Конденсаторы,
• Резисторы,
• Тиристор.

Монтажная схема будет выглядеть следующим образом.

Согласно представленной схеме, регулятор мощности и оборотов будет контролировать 1 полупериод. Расшифровывается она следующим образом.

1. Питание от стандартной сети 220в поступает на конденсатор. 220 Вольт стандартный показатель бытовых розеток.
2. Конденсатор, получив заряд, вступает в работу.
3. Нагрузка переходит к нижнему кабелю и резисторам.
4. Положительный контакт конденсатора соединяется с электродом тиристора.
5. Идет один достаточный заряд напряжения.
6. Второй полупроводник при этом открывается.
7. Тиристор через себя пропускает полученную от конденсатора нагрузку.
8. Происходит разряжение конденсатора, и полупериод вновь повторяется.

При большой мощности электродвигателя, питающегося от постоянного или переменного тока, регулятор дает возможность применять агрегат более экономично.

Самодельные регуляторы оборотов имеют полное право на свое существование. Но когда речь заходит о необходимости использовать регулятор электродвигателя для более серьезного оборудования, рекомендуется купить готовое устройство. Пусть оно обойдется дороже, но вы будете уверены в работоспособности и надежности агрегата.

Источник