Регулятор оборотів колекторних електричних двигунів

В першу чергу, напевно, варто згадати, що для трифазних асинхронних електродвигунів і однофазних колекторних, застосовуються принципово відмінні системи регулювання обертів. Наприклад, для асинхронних агрегатів, тиристорні схеми управління, найбільш поширені в колекторних, незастосовні.

Різновиди колекторних електродвигунів і області їх застосування

За принципом роботи їх можна розділити на п'ять основних видів, Кожен з яких, можна купити без всяких проблем.

За типом харчування:

• постійного струму;
• змінного струму.

За різновиди принципу збудження:

• паралельного збудження;
• послідовного збудження;
• змішаного збудження.

Варто зауважити, що в двигунах змінного струму використовуються тільки послідовне і паралельне збудження. Конструктивно такі електродвигуни складаються з чотирьох основних компонентів:

• статора;
• ротора;
• колектора;
• струмопровідних щіток.

Електричний струм, проходячи через комутовані обмотки статора і ротора, викликає виникнення електромагнітного поля, яке, в свою чергу, приводить в рух ротор. щітки застосовуються для передачі струму на обмотки ротора. Їх виготовляють з м'якого струмопровідний матеріал. У більшості випадків це графіт або суміші графіту з міддю.

Якщо змінити напрямок течії струму в статорі або роторі, відбудеться реверсування двигуна. Зазвичай це роблять з обмотками ротора, що дозволяє уникнути перемагничивания сердечників. У разі зміни струму в обох котушках – напрямок обертання двигуна залишиться колишнім.

Найбільшого поширення набули колекторні електродвигуни змінного струму. Причин такої популярності кілька. До них можна віднести відносну простоту їх виготовлення і управління. Також важливою є їхня здатність працювати від змінного і від постійного струму.

При підключенні до мережі змінного струму, зміна електромагнітного поля відбуватиметься одночасно в обох обмотках двигуна (статорі і роторі), що не приведе до зміни напрямку обертання двигуна. Для реверсування таких моторів роблять, переполюсовку обмотки ротора.

Хоча їх ККД трохи нижче, ніж у побратимів, вони широко застосовуються в масі побутових приладів: м'ясорубки, вентиляторах, електроінструменті. Крім того, варто згадати про окремий руслі їх застосування. Мова йде про малогабаритних двигунах для легкомоторних моделей.

Серед моделістів вони заслужили загальне визнання через малого споживання електроенергії, що дуже важливо з причини обмеженого заряду акумулятора, І багатофункціональності систем їх управління. Такий факт різко знижує вагу і габарити виробів. Дані системи рідко виготовляють вручну, але це з лишком перекривається достатком усіляких конструкцій і модифікацій, заводських пристроїв. Хоча, дешевим це задоволення не назвеш.

З тих же причин колекторні електродвигуни користуються успіхом і у багатьох «кулібіних».

Сьогодні досить популярні колекторні електродвигуни 220в від пральних машин-автоматів. Однак, не всі поспішають використовувати їх в своїх саморобних конструкціях. І справа не в тому, що люди не знають, як підключати такі двигуни, а скоріше сумніваються в їх поведінці під навантаженням і можливості регулювання обертів. Якщо така можливість є, то як це позначиться на їх потужності? І ще багато інших, пов'язаних з подальшим застосуванням, і що носять суто практичний характер, питань.

Різновидів колекторних електродвигунів всіх трьох систем збудження є безліч. Так само, як і різноманітних схем управління їх оборотів. Існує чимало регуляторів фабричного виготовлення.А на просторах інтернету можна знайти велику кількість різних саморобних схем. В кінцевому підсумку, вам доведеться вибирати оптимальний варіант для кожного конкретного випадку окремо, виходячи з власних навичок, фінансових можливостей і параметрів наявного двигуна.

Всі нюанси в одній статті описати неможливо. Тому спробуємо розібратися з цим питанням на прикладі вищезгаданого типу двигунів, Виходячи з їх відносну простоту і широкої поширеності.

Що стосується питання потужності, то стандартний електродвигун від пральної машини, при штатній кількості оборотів (в середньому близько 12000), вам навряд чи вдасться зупинити або помітно знизити швидкість обертання.

способів управління оборотами колекторних електродвигунів існує маса. Для цього можна застосовувати:

• ЛАТР;
• заводські плати регулювання обертів від побутової техніки (міксери або пилососи);
• кнопки від електроінструментів;
• побутові регулятори освітлення.

Одним словом – будь-які пристрої, що регулюють напругу. Однак, у такої системи є вельми відчутний недолік. При зниженні оборотів, за рахунок зниження напруги живлення, різко падає і видається потужність двигуна. Так, вже при 600 оборотах в хвилину ви без особливих зусиль зможете рукою зупинити вал мотора. Цей нюанс може не заважати роботі, наприклад, при виготовленні регулятора обертів вентилятора 220в або малопотужних насосів. Але при виготовленні саморобних верстатів, така схема абсолютно не може бути застосована.

У таких випадках можна застосувати тахогенератор. У згаданих електродвигунах, він встановлений спочатку на заводі. Його функція – повідомляти кількість обертів якоря двигуна і передавати їх на плату управління, яка вже буде встановлювати їх на необхідному рівні, за допомогою силових сімісторов.

З таким регулятором обертів електродвигуна не втрачатиме потужність навіть при значному зниженні частоти обертання ротора. Таких схем існує достатня кількість, а їх виготовлення в домашніх умовах не повинно викликати зайвих проблем і фінансових витрат. На якому, з пропонованих варіантів, регуляторів обертів зупинити свій вибір, залежить тільки від вас.

Окремо варто згадати малогабаритні колекторні двигуни, що застосовуються в моделизме. Їх величезна різноманітність, включаючи габарити, вага, максимальні оберти і енергоспоживання, Породжують відповідну кількість систем їх управління. В цьому випадку, кількість функцій, покладених на регулятор оборотів, значно зростає, а їх комбінації можуть значно відрізнятися, в залежності від типу моделі, на якій будуть використовуватися.

На модельних двигунах, як і на побутових, і промислових, застосовуються кілька варіантів систем управління.

Реостатні регулятори обертів колекторних двигунів

Найпростіший варіант – включення пасивної навантаження послідовно електродвигуна. Такі системи зазвичай складаються з реостата (змінного резистора) і сервоприводу, механічно регулює опір.

При підключенні навантаження, надлишок електроенергії перетворюється в тепло. Але такі регулятори застосовуються лише на дешевих моделях, в яких стоять мотори малої потужності, зате дуже важлива ціна.

Через невиправданих теплових втрат, ресурс акумуляторної батареї моделі помітно знижується. Чи не покращують становище і втрати на рухомих контактах реостата. А адже довговічність акумулятора є одним з основних критеріїв вибору систем управління оборотами мотора.

Окрема неприємність – небажаний перегрів всієї конструкції, Що не кращим чином впливає на її довговічність і як наслідок, необхідність примусового відводу тепла. На серйозні моделі такі механічно системи управління двигуном давно не встановлюють.

Напівпровідникові регулятори обертів колекторних двигунів

Здоровою альтернативою вищезазначених пристроїв, служать напівпровідникові системи. У них харчування на двигун подається імпульсами, а управління частотою обертання досягається за рахунок зміни їх тривалості. Це дозволяє значно знизити споживання дорогоцінної енергії акумулятора. І ось на цьому варіанті, мабуть, варто зупинитися детальніше.

У зв'язку із зростанням популярності моделізму, а внаслідок, і попиту на всіляку автоматику для моделей, кількість пропозицій на ринку різко зросла. Зараз, зовсім неважко придбати регулятори обертів, Фактично, під будь-який двигун. Крім того, можливо купити варіанти з розширеним функціоналом – надійним вентилятором і іншими пристосуваннями.

Серед додаткових можливостей можна виділити кілька основних

У деяких випадках на моделі необхідний задній хід. Тому багато регулятори мають можливість «переполюсовкі» електродвигуна. Іноді реверс здійснюється не на повну потужність, адже вкрай рідко є необхідність такого режиму на повних обертах.

Нерідко, на моделях виникає необхідність не тільки в швидкому наборі оборотів двигуна, але і в його зупинці. Такі системи часто застосовують в автомоделізмом. Гальмування здійснюється за рахунок закорочення обмотки двигуна регулятором. Іноді роблять «м'який» гальмо. В такому випадку закорочування відбувається імпульсами, що дозволяє плавно знижувати оберти.

3.ВЕС-система

Встановлюється в моделях з низьковольтних харчуванням. Її вбудовують в ланцюг вторинної харчування, що дозволяє живити плати радіоуправління і сервопривід з однієї батареї, замість установки додаткової. Хоч ця функція не має відношення до управління двигуном, може позбавити вас від зайвого головного болю.

4.Опторозвязка

Застосовується в регуляторах, розрахованих на підвищення напруження. У таких системах, за допомогою гальванічної розв'язки, поділяють силові ланцюги та харчування радіоприймача. Робиться це з метою убезпечити дуже чутливе радіоустаткування від потужних імпульсних наводок з силових ланцюгів регулятора і електродвигуна, і таким чином, збільшити стабільність їх роботи, що дуже важливо.

Які ж висновки?

Звичайно, це далеко не всі різновиди регуляторів обертів для вищезгаданого типу двигунів. Та й самих двигунів теж дуже багато. У кожному конкретному випадку буде застосовуватися окремо підібраний комплект з відповідними характеристиками, які здатні зменшувати енерговитрати.

Універсальної відповіді на це питання немає, але купити виріб можна тоді, коли володієш вищевикладеної інформацією.