Регулятор оборотов коллекторных электрических двигателей: виды, типы, схемы двигателя и правила применения

Виды, применение и устройство регулятора оборотов коллекторного двигателя

Регулятор оборотов коллекторных электрических двигателей: виды, типы, схемы двигателя и правила применения

Устройство коллекторных двигателей имеет свои особенности, в частности это относится к такому узлу, как регулятор оборотов коллекторного электродвигателя. Существуют разные системы управления, которые мы рассмотрим ниже.

Варианты систем управления на заводских моделях движков

Реостатные регуляторы оборотов представляют собой систему, состоящую из реостата и сервопривода. С их помощью пассивная нагрузка включается последовательно, а сервопривод механически регулирует сопротивление. После подключения нагрузки излишки электроэнергии преобразуются в тепло. Это самый дешевый и простой вид регулятора, устанавливающийся на маломощных моделях.

К его недостаткам можно отнести:

  • Неоправданные тепловые потери, ведущие к снижению ресурса аккумуляторной батареи.
  • Часто возникающие потери на движущихся контактах реостата.
  • Перегрев конструкции, во избежание которого требуется принудительный отвод тепла.
  • Быстрый износ двигателя.

Поэтому реостатные регуляторы чаще используются в «любительских» устройствах (моделях, самодельных станках и т.д.).

Полупроводниковые регуляторы оборотов применяются чаще, так как энергия аккумуляторов используется более экономно.

Импульсный характер подачи питания на двигатель позволяет управлять частотой вращения за счет изменения длительности импульсов.

На рынке представлены самые разнообразные виды полупроводниковых регуляторов, включая модели с расширенным функционалом (вентилятором и другими приспособлениями).

Также регулировать обороты можно с помощью:

  • заводских плат от бытовой техники (пылесосов, миксеров и т.п.);
  • ЛАТРов;
  • кнопок от электроинструментов;
  • бытовых регуляторов освещения.

Однако при их применении могут возникать некоторые неудобства. Снижение оборотов двигателя ведет к резкому падению выдаваемой им мощности, поскольку напряжение питания понижается. Это не сказывается на работе маломощных насосов, вентиляторов и другой подобной техники, но для самодельных станков такая схема не годится.

Тахогенератор является более надежным устройством, так как он не позволяет двигателю терять мощность, даже если частота вращения ротора значительно снижается. Обычно тахогенератор устанавливается на заводских моделях моторов.

Его задача – сообщение количества оборотов якоря и передача их на плату управления, которая, в свою очередь, устанавливает количество оборотов на необходимом уровне.

Существует много схем регулирования оборотов с помощью тахогенератора.

Малогабаритные коллекторные двигатели различаются по размеру, числу максимальных оборотов, показателю энергопотребления, весу и другим характеристикам, что отражается на подборе системы управления. От типа исполнительного устройства, на котором будет использоваться движок, зависит количество функций, выполняемых регулятором оборотов, и их комбинация.

Дополнительные возможности регуляторов оборотов коллекторных электродвигателей

Часто технические условия эксплуатации мотора требуют наличия у регулятора оборотов дополнительных функций, например:

  • Реверс. Если транспортное средство должно иметь задний ход, на двигатель устанавливается регулятор с возможностью переполюсовки. Режим реверса на полных оборотах необходим крайне редко, поэтому обычно мотор работает не на полную мощность.
  • Опторазвязка. Эта функция нужна регуляторам, рассчитанным на повышение напряжения. Например, в радиоприемниках питание и силовые цепи разъединяются с помощью гальванической развязки. Таким образом обеспечивается защита чувствительной радиоаппаратуры от импульсных наводок из силовых цепей электродвигателя и регулятора и повышается показатель стабильности ее работы.
  • Тормоз. Многие механизмы должны не только быстро набирать обороты, но и моментально останавливаться. Торможение бывает «жестким» и «мягким». В первом случае регулятор закорачивает обмотку двигателя единовременно, во втором – в импульсном режиме, благодаря чему обороты снижаются плавно.
  • ВЕС-система. Она подходит для механизмов с низковольтным питанием. Будучи встроенной в цепь вторичного питания, система обеспечивает подачу энергии на сервопривод и платы радиоуправления с одной батареи, и необходимость установки добавочной батареи отпадает.

Виды коллекторных электродвигателей

Выбор устройства регулятора оборотов коллекторного двигателя зависит от модели мотора, ваших финансовых возможностей, типа исполнительного механизма и других нюансов. Сейчас промышленность выпускает коллекторные двигатели постоянного и переменного тока со следующими принципами возбуждения:

  • параллельным;
  • последовательным;
  • смешанным.

При этом движки переменного тока бывают только с последовательным или параллельным возбуждением. Они работают следующим образом:

  • Электромагнитное поле возникает вследствие прохождения электрического тока через коммутированные обмотки ротора и статора.
  • Это поле приводит ротор в движение.
  • Передача тока на обмотки ротора осуществляется с помощью щеток, изготовленных из графита либо из смеси меди и графита.

Реверсирование двигателя достигается путем изменения направления течения тока в роторе или статоре (во избежание перемагничивания сердечников направление обычно изменяется в роторе). Если изменить направление тока в обеих катушках, направление вращения мотора остается прежним.

Одной из причин популярности движков переменного тока является их способность работать и от переменного, и от постоянного тока. К тому же они отличаются простотой управления и изготовления.

Устройства этого типа устанавливаются на электроинструментах, бытовых приборах, легкомоторных моделях и транспортных средствах с малогабаритными двигателями. Такой недостаток, как ограниченный заряд аккумулятора, компенсируется малым потреблением электроэнергии, многофункциональностью и небольшими габаритами.

Источник: https://www.szemo.ru/press-tsentr/article/vidy-primenenie-i-ustroystvo-regulyatora-oborotov-kollektornogo-dvigatelya/

Коллекторный двигатель — что это? :

С давних времен люди поняли, что если не хочешь лично прилагать к чему-то усилие, то необходимо найти себе замену. Так, телеги тянули лошади, на мельницах работали ослики, а корабли по морю гнал ветер.

Но с того времени много воды уплыло, и люди даже смогли придумать кое-что современней. И таким чем-то современным является коллекторный двигатель, о котором и будет идти речь.

Будут рассмотрены разновидности, схематический вид, методы регулировки количества оборотов, а также достоинства и недостатки при их эксплуатации.

Что называют коллекторным двигателем?

Коллекторным двигателем называется электрическая машина, датчик положения ротора и переключатель тока в которой — это одно и то же устройство, называемое щеточно-коллекторным узлом. Про последний можно рассказать дополнительно.

Он обеспечивает электрическое соединение цепей в неподвижной части машины с цепями ротора.

Конструктивно он состоит из щеток (под ними понимаются скользящие контакты, которые расположены вокруг вращающейся части двигателя) и коллектора (то, что находится на движимом элементе механизма).

К общим достоинствам можно отнести то, что коллекторный двигатель прост в изготовлении и эксплуатации, имеет значительный ресурс использования и легко может быть отремонтирован. К общим недостаткам причисляют то, что они имеют малую массу и большой коэффициент полезного действия. В большинстве случаев это только плюс, но не сейчас.

Так, соединение низкой массы и быстроходности (которая достигает сотен и тысяч оборотов в минуту) приводит к тому, что для нормальной работы почти всегда требуются редукторы. А при перестройке на низкую скорость машина имеет пониженный КПД, и возникают проблемы с охлаждением. Пока изящного решения этой проблемы найти не удалось.

Разновидности коллекторного двигателя

Существует два основных типа, каждый из них имеет свои преимущества и особенности. Очень распространёнными и разнообразными являются коллекторные электродвигатели постоянного тока. Их конструкции можно поделить на такие подтипы:

  1. Самые слабые, рабочее напряжение которых 3-9 Вольт, и которые применяются в детских игрушках. Имеют двухполюсной статор, в котором установлены постоянные магниты. Коллекторный узел сконструирован из двух щеток, в качестве которых обычно применяются медные пластины. В отличие от статора, у этих двигателей ротор имеет три полюса. Установлен он на подшипники скольжения. Мощность таких механизмов измеряется в нескольких единицах Ватт.
  2. Средние двигатели имеют рабочее напряжение 12 или 24 вольта. Используются в автомобилях, рабочих станках, в вентиляционных системах охлаждения. Генерируют мощность в несколько десятков ватт. Имеют многополюсной ротор, который работает уже на подшипниках качения. Коллекторный узел состоит из 4 щеток (как правило, уже графитовых). Статор имеет четыре полюса, но состоит все так же из постоянных магнитов.
  3. Существуют ещё двигатели, которые могут генерировать мощность, которая исчисляется сотнями Ватт. Единственное отличие от конструкции, описанной в пункте 2, состоит в том, что для статора используются электромагниты.

Но кроме таких представителей есть ещё универсальные коллекторные электродвигатели. Их особенность в том, что они могут работать как на постоянном, так и на переменном токе.

Используются они в электроинструментах, бытовой технике и железнодорожном транспорте в составах, которые ездят благодаря электровозам. Их распространенность объясняется малым размером и весом, относительно низкой ценой и возможностью легко отрегулировать количество оборотов.

Благодаря тому что это коллекторный двигатель переменного тока, он может работать и с нестабильными источниками энергии в разумных границах.

Схематический вид коллекторного двигателя

Одной общепринятой схемы нет. То, что вы видите, это всего один из вариантов. Схема коллекторного двигателя может быть построена так, как захочется. Есть только требования к тому, что должно быть в рамках рабочего чертежа: статор и ротор. Коллекторный двигатель переменного тока также должен оснащаться предохранителем, который не позволит ему сгореть.

Как регулировать количество оборотов?

Изменения возможны, если используется регулятор оборотов коллекторного двигателя. Различие количества подаваемой электроэнергии может изменить их количество всего на 10 процентов, плюс-минус.

Тогда как регулятор оборотов коллекторного двигателя позволяет уменьшать их в разы, и его можно сделать самому или купить. И в любом случае вам необходимо проверить, сможет ли он работать в механизме такой мощности и таких оборотов (сначала теоретически, а потом и на практике).

Ведь если регулятор будет слишком слабым, то выйти из строя для него будет плевым делом.

Достоинства и недостатки

Достоинства, которые имеет коллекторный двигатель:

  1. Малый пусковой ток, что желательно для бытовых устройств.
  2. Универсальные двигатели могут включаться в сеть напрямую, без выпрямления. Но это относится только к ним. Двигатели постоянного тока требуют выпрямления.
  3. Легче сделать управляющую схему.
  4. Быстроходность.
  5. Больший пусковой момент.
  6. Компактность схемы даже с использование редуктора.

Недостатки:

  1. Нестабильное значение мощности, которое дают обороты коллекторного двигателя, когда изменяется нагрузка.
  2. Относительно малая надежность и срок службы.
  3. Из-за потерь индуктивности и перемагничивания статора может понижаться КПД.

Безколлекторный аналог

По механической характеристике самым близким является вентильный электродвигатель. В нём главным является инвертор, а не щеточно-коллекторный узел. Но общим недостатком этой конструкции является более низкий максимальный момент при одинаковых габаритах.

Источник: https://www.syl.ru/article/222824/new_

Виды и устройство регуляторов оборотов коллекторных двигателей

Виды и устройство регуляторов оборотов коллекторных двигателей

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.

Читайте также:  Что представляет собой автоматика для глубинных насосов: виды погружных насосов и блоков управления к ним

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.

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.

Источник: http://electricisrael.com/articles/vidy-i-ustrojstvo-regulyatorov-oborot.html

Коллекторный электродвигатель переменного тока — устройство

Коллекторный электродвигатель переменного тока - устройство

В бытовой технике, ручном электроинструменте, автомобильном электрооборудовании и системах автоматики очень часто применяется коллекторный электродвигатель переменного тока, схема подключения которого, как и устройство схожи с двигателями постоянного возбуждения постоянного тока.

Принцип работ и конструктивные особенности

Устройство это достаточно специфичное, обладающее в силу схожести с машинами постоянного тока, похожими характеристиками и присущими им достоинствами.

Отличие от двигателей постоянного тока состоит в материале корпуса статора, изготовленном из листов электротехнической стали, благодаря чему удается добиться снижения потерь на вихревые токи.

Эти двигатели, называемые универсальными благодаря тому, что работают они от переменного и постоянного тока, бывают одно- и трехфазными.

Видео: Универсальный коллекторный двигатель

Из чего состоит конструкция?

Устройство электродвигателя переменного тока включает помимо ротора и статора:

  • тахогенератор;
  • щеточно-коллекторный механизм.

Ток якоря взаимодействует с магнитным потоком обмотки возбуждения, вызывая в коллекторном механизме вращение ротора. Ток подается через щетки на коллектор, являющийся узлом ротора и соединенным с обмоткой статора последовательно. Он собран из пластин, имеющих в сечении форму трапеции.

Продемонстрировать принцип работы такого двигателя можно с помощью хорошо известного со школьной программы опыта с вращающейся рамкой, которую поместили между разноименными полюсами магнитного поля. Она вращается под воздействием динамических сил, когда по ней протекает ток. При изменении направления тока, рамка не меняет направления вращения.

Схема подключения (упрощенная)

Типовая схема подключения предусматривает вывод на контактную планку до десяти контактов. Протекающий по одной из щеток ток L поступает на коллектор и якорь, затем переходит на обмотки статора через вторую щетку и перемычку, выходя на нейтраль N.

Изменить направление вращения возможно, если поменять на контактной планке местами выхода обмоток. Напрямую двигатель включают, когда вывода ротора и статора подсоединены щеточно-коллекторный механизм.

Для включения второй скорости используются выводы половины обмотки.

Нельзя забывать, что с момента такого подключения мотор работает на максимальную мощность, поэтому время его эксплуатации не может превышать 15 секунд.

Видео: Подключение и регулировка оборотов двигателя от стиральной машины

Управление двигателем

На практике применяют различные способы регулирования работы двигателя. Это может быть электронная схема, где регулирующим элементом выступает симистор, который на мотор «пропускает» заданное напряжение. Работает он как мгновенно срабатывающий ключ, открываясь, когда на его затвор поступает управляющий импульс.

В основе принципа действия, реализованного в схемах с симистором, лежит двухполупериодное фазовое регулирование, где к импульсам, которые поступают на электрод, привязано напряжение, подаваемое на двигатель. При этом, частота, с которой вращается якорь, прямо пропорциональна напряжению, подаваемому на обмотки.

Упрощенно этот принцип можно описать такими пунктами:

  • на затвор симистора подается сигнал от электронной схемы;
  • затвор открывается, ток течет по обмоткам статора, вызывая вращение якоря мотора М;
  • мгновенные величины частоты вращения преобразуются тахогенератором в электрические сигналы, формируя с импульсами управления обратную связь;
  • как следствие, вращение ротора при любых нагрузках, остается равномерным;
  • с помощью реле R и R1 осуществляется реверс мотора.

Другая схема – тиристорана фазоимпульсная.

Преимущества машин и недостатки

К достоинствам относят:

  • небольшие размеры;
  • универсальность, т.е. работу на напряжении постоянном и переменном;
  • большой пусковой момент;
  • независимость от сетевой частоты;
  • быстроту;
  • мягкую регулировку оборотом в широком диапазоне при варьировании напряжением питания.

Недостатки связаны и использованием щеточно-коллекторного перехода, влекущего:

  • уменьшение срока службы механизма;
  • возникновение между щетками и коллектором искры;
  • высокий уровень шума;
  • большое число коллекторных элементов.

Основные неисправности

Искрение, возникающее между щетками и коллектором – самый главный вопрос, требующий внимания. Чтобы избежать неисправностей более серьезных, таких как их отслаивание и деформация или перегрев ламелей, сработавшуюся щетку необходимо заменить.

Помимо этого, возможно замыкание между обмотками якоря и статора, вызывающее сильное искрение на переходе коллектор-щетка или значительное падение магнитного поля.

Видео: Коллекторный электрический двигатель

Интересные материалы:

Источник: https://motocarrello.ru/jelektrotehnologii/1492-kollektorniy-jelektrodvigatel-peremennogo-toka.html

Принцип работы коллекторного двигателя

Принцип действия коллекторного электродвигателя (рис.) основан на следующем: если проводник с током — рамку прямоугольной формы, имеющую ось вращения, — поместить между полюсами постоянного магнита (или электромагнита), то эта рамка начнет вращаться.

Направление вращения будет зависеть от направления тока в рамке. Ток в рамку от источника постоянного тока может подаваться через контакты-полукольца, прикрепленные к концам рамки, и через упругие скользящие контакты — щетки (рис, а).

Отметим, что вращающаяся часть электродвигателя называется якорем, а неподвижная — статором.
Контакты-полукольца обеспечивают переключение тока в рамке через каждые пол-оборота, т. е. непрерывное вращение рамки в одном направлении.

У реальных коллекторных двигателей таких рамок много, поэтому вся контактная окружность делится уже не на две, а на большее количество контактов.

Коллекторные электродвигатели. Они названы по одному из узлов ротора — коллектору (цилиндр, набранный из изолированных пластинок меди, к которому припаяны концы проводов обмотки). С коллектором соприкасаются щетки статора. Коллектор подводит ток к обмотке ротора, последовательно соединенной с обмоткой статора.

Коллекторные электродвигатели отличаются высокой скоростью вращения ротора, поэтому их используют в таких изделиях и машинах, как пылесосы, кухонные машины, и др. Они имеют малые массу и габаритные размеры. Для бытовых машин в основном применяют универсальный встраиваемый коллекторный электрический двигатель.

Коллекторные двигатели, работающие от источника переменного и постоянного тока, называют универсальными. Существуют двигатели для работы на низком напряжении от источников тока.

Коллекторные двигатели развивают большие скорости вращения без нагрузки, поэтому их пуск в бытовых машинах чаще всего осуществляется под нагрузкой, для чего приводимые в движение части машины насаживают непосредственно на вал двигателя, например вентилятор у пылесоса.

В процессе эксплуатации коллекторных двигателей проявляются такие их недостатки, как повышенный уровень шума, создание помех радиоприему, искрение и выход из строя угольных щеток, сложность ухода. Такие двигатели являются менее надежными, слож­ными в производстве и дорогостоящими.

Однако они имеют и ряд существенных преимуществ перед асинхронными, благодаря которым и используются в бытовых машинах. Это хорошие пусковые данные, возможность получения больших скоростей вращения (до 25000 об/мин) и плавной регулировки скорости в широких пределах, универсальность.

Эффективность работы двигателя в бытовых приборах зависит от соблюдения требований к режиму работы изделия, который обязательно указывается в эксплуатационном документе. Особенно важно соблюдение этих требований для изделий и машин с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работу (фены, миксеры и др.), чтобы исключить перегрев двигателя и выход его из строя.

По способу охлаждения двигатели подразделяются на двигатели с естественным и искусственным охлаждением. Кроме того, необходимо вентилирующее приспособление, особенно независимое, которое следует поддерживать в рабочем состоянии.

Источник: http://hron.com.ua/raznoe/tehnicheskij/printsip-raboty-kollektornogo-dvigatelya/

Подключение и регулировка оборотов коллекторного двигателя от стиральной машины-автомат

Подключение и регулировка оборотов коллекторного двигателя от стиральной машины-автомат

Здравствуйте дорогие мои читатели. Вы, наверное, заметили, что многим «сомоделкиным» начали часто встречаться коллекторные электродвигатели от стиральных машин автомат.

Читайте также:  Работа прибора варистор: использование и принципы эксплуатации, маркировка и фото применения

Но ставить такие двигатели на свои устройства не спешат, не потому что не знают как подключить, а потому что не все знают как ведут такие двигатели под нагрузкой, можно ли регулировать обороты двигатели.

Если можно регулировать обороты то как, и падает ли при этом мощность коллекторного электродвигателя. А если падает, то, как добиться, чтобы сохранить мощность электродвигателя во время регулировки оборотов и т. д.

Так вот сегодня и поговорим, как правильно подключить коллекторные электродвигатели от стиральных машин, и рассмотрим, как ведут себя такие двигатели под нагрузкой и как регулируются обороты такого двигателя.

Прежде всего, это однофазный коллекторный электродвигатель с последовательным возбуждением обмоток.

Для работы такого типа двигателя можно использовать как переменный, так и постоянный ток – и поэтому их можно считать универсальными. Не смотря на разный внешний вид устройство у них одинаковое.

Состоят они из статора с обмоткой возбуждения, якоря, щеток, корпуса и тахогенератора. Для вывода всех проводов служит клеммная колодка.

В основе работы данного вида электродвигателя лежит взаимодействие магнитных полей статора и якоря при прохождении через них электрического тока. 

Сделать простейшее подключение, можно лишь зная выходы обмоток статора и якоря. Но как узнать где какие выходы на клеммной колодке, если их количество может достигать 10. Для этого берем обычный тестер,

ручку регулятора ставим в положение наименьшего сопротивления, и начинаем вызванивать обмотки тахогенератора (таходатчика), статора и якоря (Сопротивление обмоток от 3 до 200 Ом). У меня под рукой оказался двигатель с 6 выводами на клеммной колодки с сопротивлениями 2 Ом (статор); 4,4 Ом (якорь); 165 Ом (тахогенератор).

Теперь нужно определить, где находиться выводы тахогенератора для этого нужно взять всё тот же тестер, повернуть его ручку в положение переменного напряжения и подключать  к клеммам которые звонятся между собой, проворачивая рукой якорь, на клеммах тахогенератора при проворачивании якоря тестер покажет наличие напряжения.

 Будьте внимательны, на двигателях  вместо тахогенератора (два выхода) иногда используют датчик Холла (три вывода, определяется тестером при положении наименьшего сопротивления, тестер сначала показывает какое-то сопротивление, а потом оно пропадает). Выводы якоря определяются, путем прозвони между самим коллектором и клеммами  на колодке. Статор путём исключения.

Схема подключения с использованием клеммой колодки выглядит так: ставим перемычку между одной из клемм статора и якоря, а к оставшимся двум клеммам подводим напряжение.

Если вы уверены что электродвигатель со стеральной машины в полном порядке можете подключать его прямо в сеть, а если же не уверены в происхождении электродвигателя, то соедините последовательно двигатель с самым простым электроутюгом.

Если во время подключения  коллекторный электродвигатель плавно набирает обороты, и отсутствует потрескиваний во время работы, на щетках отсутствует сильное искрение – это означает что коллекторный электродвигатель полностью готов к работе и его можно подключать к сети 220 Вольт.
И так подключив напрямую двигатель к сети тахометром проверяем обороты (у меня показало более 12000 об/мин.), после чего пробуем дать ему нагрузку (для нагрузки применял кусок доски которой надавливал на вал двигателя).

У меня не получилось задавить такой двигатель (доска начала гореть), а обороты при этом упали вдвое.

Способов регулировки обороты на коллекторных электродвигателях есть множество, обороты можно регулировать с помощью ЛАТРа, плат регулировки оборотов с бытовой техники (пылесосов, миксеров и т.д.), кнопок с электроинструмента, тимера освещения (регулятор освещения) в общем, всеми устройствами которые регулируют напряжение. 

Видим что обороты легко регулируются при изменении напряжения такими устройствами. При таком подключении появляется существенный недостаток как большое падение мощности двигателя (при оборотах в 600 об/мин. вал легко останавливается рукой). 

Такая регулировка оборотов не всегда подходит (для вентиляторов и насосов пойдет и так) для широкого  применения для самодельных станков и разных устройств. В таком случае нам на помощь придет тахогенератор, который установлен на двигателе от стиральной машины.

Который будет  сообщать количество оборотов якоря, и передавать их микросхеме, а та в свою очередь будет регулировать мощность и обороты двигателя через симистор. Вот пример схемы которую в домашних условиях легко можно повторить (более подробно о схеме здесь http://shenrok.

blogspot.com/p/blog-page_8.html ): 

При подключении двигателя через такую плату появляется возможность плавно регулировать обороты двигателя не терять при этом его мощность.

При оборотах якоря 500 об/мин у меня не получилось остановить двигатель, а обороты при этом оставались прежними. 

Благодаря такой не хитрой схеме у нас появляется возможность применять такие двигатели на различных станках и других устройствах.

В этом разделе, моего блога, я буду выкладывать статьи с описаниями и чертежами моих работ. Так же здесь будут работы, выполненные мной по чертежам других авторов.

Я буду описывать, как выполнил те или иные операции, с какими трудностями столкнулся и как их решил. Все мои чертежи и рисунки вы можете использовать в своих целях, как вам будет угодно.

Если у вас есть чем поделиться с другими, пишите, и я с радостью опубликую вашу заметку.

Удачи вам в ваших работах!

——————————————————————————————————

Для того чтобы сделать из дерева поделку, приходится сначала нарисовать на заготовке очертания будущего изделия, а лучше полностью всё изделие до мелочей.  Если вы обладаете художественным даром, то вам это под силу.  В противном случае приходится очень постараться, используя копировальную бумагу. Но есть и более простой, и доступный способ.

Для этого нам понадобится принтер и ко…

Читать полностью

                                                                                                                                                             

Любое изделие, изготовленное своими руками, доставит вам радость. А если это подарок, то и тому, кому вы его подарили.

Ваза, сделанная из дерева, будет и отличным подарком для женщины, и красивым украшением в интерьере. Для её изготовления нам понадобится деревянная доска 200х140 толщиной около 40мм для центральной части. И две заготовки….

Читать полностью

                                                                                                                                                           

Выпиливаем скворечник.

Наступает весна, и самое время подумать об изготовлении скворечников. Но, для того, чтоб жильё для птиц было не только функциональным, но и красивым, нам необходимо применить свою фантазию и выполнить скворечник в таком виде, который украсит наш сад.

Просмотрев  в сети всевозможные варианты, я остановил свой выбор на скворечнике в виде кота. Он подкупил меня своей необычностью и весёлым выражением лица.

Для изготовления такого скворечника вам понадобится досочка или фанера толщиной 10-12мм для основных деталей, 20мм для языка и век, 7-10мм для донышка и 7мм…

Читать полностью

                                                                                                                                                           

Шезлонг своими руками.

Для того чтоб отдохнуть в своём саду, или при выезде на природу необходимо удобное кресло. Так же, желательно, чтоб это кресло было складным для удобства хранения и транспортировки. Этим требованиям отвечает шезлонг. Он и удобен, и складной, и, что немаловажно, изготовить его можно своими руками.

Для самостоятельного изготовления деревянного шезлонга, всемирная сеть предложит нам много вариантов. Каждый, из которых имеет и плюсы и минусы. Предлагаю, вам, ознакомится с ещё одним вариантом садового кресла.

Для изготовления понадобится деревянные планки сечением 60х20 и размерами…..

Читать полностью

                                                                                                                                                             

Деревянная шкатулка с бантом.
Как известно, самый лучший подарок  — это подарок, сделанный своими руками. В нём чувствуется энергетика, душа того, кто его делал. А если это ещё и нужная вещь, то такое изделие приятно в двойне.

Предлагаю вам изготовить для своих любимых такую шкатулку. Деревянный, разноцветный бант и ленты производят незабываемое впечатление. Делают шкатулку не просто коробочкой, а настоящим шедевром ручной работы.

  Для изготовления нам понадобится сосновый брусок чуть больше чем 120ммх120мм и толщиной 30мм.  Выпилив стенки, шлифуем их  внутренние и наружные стороны, используя наждачную бумагу до 240единиц.

Затем приклеил к стенкам донышко и крышку.  Для них берём…..

Читать полностью

                                                                                                                                                             

Читайте также:  Энергосберегающие лампы - технические характеристики, достоинства и недостатки, насколько эффективны такие решения?

Подставка для цветов

Не секрет, что женщины любят цветы. Для украшения ими квартиры или дома они используют всевозможные кронштейны, держатели, подвесы и подставки. Для того чтобы такая подставка понравилась хозяйке она должна быть не только функциональной, но и вписываться в интерьер. Для небольших цветов, таких как фиалки, прекрасно подойдёт ступенчатая подставочка с очень близким расположением вазонов.

Предлагаю вам одну из таких подставок изготовить самостоятельно. Для её изготовления нам понадобится фанера 12 мм. Можно использовать и немного тоньше, но тогда придётся слегка переделать пазы на чертеже. Распечатываем чертёж и….

Читать полностью

                                                                                                                                                               

Существует много разновидностей выпиливания. Это и просто выпиливание, и прорезная резьба, и маркетри, интарсия, мозаика.  Все эти разновидности можно комбинировать, и получать на выходе интересные изделия.

Сегодня мы с вами будем именно комбинировать. Предлагаю вам сделать охотничий трофей в виде головы кабана. Поискав в сети, я нашел интересный рисунок мультяшного кабанчика Пумбы и отрисовал его в кореле.

Получился вот такой весёлый контур для выпиливания. Его мы и возьмём за основу.

Читать дальше

Стол настолько удачно вписался в наш быт, что я и не ожидал. Он используется и как журнальный, и как сервировочный, и как закусочновозлекомпьютерный. А в последнее время я начал его использовать возле барбекю как вспомогательный.

Наличие у него колёс позволяет быстро перемещать его по веранде, подвезти мясо, поставить рядом специи и другие атрибуты. Единственным недостатком было то, что приходилось носить столик из дома на веранду и обратно.

Поэтому было решено сделать…

Читать дальше.

Источник: http://shenrok.blogspot.ru/p/blog-page_9.html

Регулятор оборотов коллекторного двигателя — своими руками, схема

Регулятор оборотов коллекторного двигателя - своими руками, схема

При использовании электродвигателя в инструментах, одной из серьёзных проблем является регулировка скорости их вращения. Если скорость недостаточно высока, то действие инструмента является недостаточно эффективным.

Если же она излишне высока, то это приводит не только к существенному перерасходу электрической энергии, но и к возможному пережогу инструмента. При слишком высокой скорости вращения, работа инструмента может стать также менее предсказуемой. Как это исправить? Для этой цели принято использовать специальный регулятор скорости вращения.

Двигатель для электроинструментов и бытовой техники обычно относится к одному из 2 основных типов:

  1. Коллекторные двигатели.
  2. Асинхронные двигатели.

В прошлом, вторая из указанных категорий имела наибольшее распространение. Сейчас, примерно 85% двигателей, которые употребляются в электрических инструментах, бытовой или кухонной технике, относятся к коллекторному типу. Объясняется это тем, что они имеют большую степень компактности, они мощнее и процесс управления ими является более простым.

Действие любого электродвигателя построено на очень простом принципе: если между полюсами магнита поместить прямоугольную рамку, которая может вращаться вокруг своей оси, и пустить по ней постоянный ток, то рамка станет поворачиваться. Направление вращения определяется согласно «правилу правой руки».

Эту закономерность можно использовать для работы коллекторного двигателя.

Важным моментом здесь является подключение тока к этой рамке. Поскольку она вращается, для этого используются специальные скользящие контакты.

После того, как рамка повернётся на 180 градусов, ток по этим контактам потечёт в обратном направлении. Таким образом, направление вращения останется прежним. При этом, плавного вращения не получится.

Для достижения такого эффекта принято использовать несколько десятков рамок.

Устройство

Коллекторный двигатель состоит обычно из ротора (якоря), статора, щёток и тахогенератора:

  1. Ротор — это вращающаяся часть, статор — это внешний магнит.
  2. Щётки, сделанные из графита — это основная часть скользящих контактов, через которую на вращающийся якорь подаётся напряжение.
  3. Тахогенератор — это прибор, который отслеживает характеристики вращения. В случае нарушения равномерности движения, он корректирует поступающее в двигатель напряжение, тем самым делая его более плавным.
  4. Статор может содержать не один магнит, а, например, 2 (2 пары полюсов). Также, вместо статических магнитов, здесь могут быть использованы и катушки электромагнитов. Работать такой мотор может как от постоянного, так и от переменного тока.

Простота регулировки скорости коллекторного двигателя определяется тем, что скорость вращения прямо зависит от величины поданного напряжения.

Кроме этого, важной особенностью является то, что ось вращения непосредственно можно присоединять к вращающемуся инструменты без использования промежуточных механизмов.

Если говорить об их классификации, то можно говорить о:

  1. Коллекторных двигателях постоянного тока.
  2. Коллекторных двигателях переменного тока.

В этом случае, речь идёт о том, каким именно током происходит питание электродвигателей.

Классификация может быть сделана также и по принципу возбуждения двигателя. В устройстве коллекторного двигателя, электрическое питание подаётся и на ротор и на статор двигателя (если в нём используются электромагниты).

Разница состоит в том, как организованы эти подключения.

Тут принято различать:

  • Параллельное возбуждение.
  • Последовательное возбуждение.
  • Параллельно-последовательное возбуждение.

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.

Как изготовить своими руками?

Существуют различные варианты схем регулировки. Приведём один из них более подробно.

Вот схема его работы:

Первоначально, это устройство было разработана для регулировки коллекторного двигателя на электротранспорте. Речь шла о таком, где напряжение питания составляет 24 В, но эта конструкция применима и для других двигателей.

Слабым местом схемы, которое было определено при испытаниях её работы, является плохая пригодность при очень больших значениях силы тока. Это связано с некоторым замедлением работы транзисторных элементов схемы.

Рекомендуется, чтобы ток составлял не более 70 А. В этой схеме нет защиты по току и по температуре, поэтому рекомендуется встроить амперметр и контролировать силу тока визуально. Частота коммутации составит 5 кГц, она определяется конденсатором C2 ёмкостью 20 нф.

При изменении силы тока, эта частота может изменяться между 3 кГц и 5 кГц. Переменный резистор R2 служит для регулировки тока. При использовании электродвигателя в бытовых условиях, рекомендуется использовать регулятор стандартного типа.

При этом, рекомендуется подобрать величину R1 таким образом, чтобы правильно настроить работу регулятора.

С выхода микросхемы, управляющий импульс поступает на двухтактный усилитель на транзисторах КТ815 и КТ816, далее идёт уже на транзисторы.

Печатная плата имеет размер 50 на 50 мм и изготавливается из одностороннего стеклотекстолита:

На этой схеме дополнительно указаны 2 резистора по 45 ом. Это сделано для возможного подключения обычного компьютерного вентилятора для охлаждения прибора.

При использовании в качестве нагрузки электродвигателя, необходимо схему заблокировать блокирующим (демпферным) диодом, который по своим характеристикам соответствует удвоенному значению тока нагрузки и удвоенному значению питающего напряжения.

Работа устройства при отсутствии такого диода может привести к поломке вследствие возможного перегрева. При этом, диод нужно будет поместить на теплоотвод. Для этого, можно воспользоваться металлической пластиной, которая имеет площадь 30 см2.

Регулирующие ключи работают так, что потери мощности на них достаточно малы. В оригинальной схеме, был использован стандартный компьютерный вентилятор. Для его подключения использовалось ограничительное сопротивление 100 Ом и напряжение питания 24 В.

Собранное устройство выглядит следующим образом:

При изготовлении силового блока (на нижнем рисунке), провода должны быть присоединены таким образом, чтобы было минимум изгибов тех проводников по которым проходят большие токи.Мы видим, что изготовление такого прибора требует определённых профессиональных знаний и навыков. Возможно, в некоторых случаях имеет смысл воспользоваться покупным устройством.

Критерии выбора и соимость

Для того, чтобы правильно выбрать наиболее подходящий тип регулятора, нужно хорошо представлять себе, какие есть разновидности таких устройств:

  1. Различные типы управления. Может быть векторная или скалярная система управления. Первые применяются чаще, а вторые считаются более надёжными.
  2. Мощность регулятора должна соответствовать максимально возможной мощности мотора.
  3. По напряжению удобно выбирать устройство, имеющее наиболее универсальные свойства.
  4. Характеристики по частоте. Регулятор, который вам подходит, должен соответствовать наиболее высокой частоте, которую использует мотор.
  5. Другие характеристики. Здесь речь идёт о величине гарантийного срока, размерах и других характеристиках.

В зависимости от назначения и потребительских свойств, цены на регуляторы могут существенно различаться.

Большей частью они находятся в диапазоне примерно от 3,5 тысяч рублей до 9 тысяч:

  1. Регулятор оборотов KA-18 ESC, предназначенный для моделей масштаба 1:10. Стоит 6890 рублей.
  2. Регулятор оборотов MEGA коллекторный (влагозащищенный). Стоит 3605 рублей.
  3. Регулятор оборотов для моделей LaTrax 1:18. Его цена 5690 рублей.

Источник: http://househill.ru/kommunikacii/electrika/stabilizatory/regulyator-oborotov-dvigatelya.html

__________________________________________
Ссылка на основную публикацию