Регулятор оборотів колекторного двигуна: пристрій і виготовлення своїми руками
У будь-якому сучасному інструменті або побутовому приладі використовується колекторний двигун. Це пов'язано з їх універсальністю, т. Е. Здатністю працювати як від змінного, так і від постійної напруги. Ще одна перевага полягає ефективному пусковому моменті.
Однак висока частота обертів колекторного двигуна влаштовує далеко не всіх користувачів. Для плавності пуску і можливості міняти частоту обертань був винайдений регулятор, який цілком можливо виготовити своїми руками.
Принцип роботи та різновиди колекторних двигунів
Кожен електродвигун складається з колектора, статора, ротора і щіток. Принцип його роботи досить простий:
Струм подається на статор і ротор, з'єднані один з одним.- Утворюється магнітне поле.
- Через впливу магнітної напруги, ротор починає обертатися.
- Щітки (зазвичай їх виготовляють з графіту) передають напругу на ротор.
- При зміні напрямку струму в статорі або роторі, обертання валу відбувається в інший бік.
Крім стандартного пристрою також існують:
Електродвигуни послідовного збудження – володіють більшою стійкістю до перевантажень (найчастіше використовуються в побутових пристроях).- Вироби паралельного збудження – мають більшу кількість витків і невеликий опір.
- Однофазні двигуни – легкість у виготовленні і широкий діапазон для застосування, але низький ККД.
пристрій регулятора
У світі існує безліч схем таких пристроїв. Проте всіх їх можна розділити на 2 групи: стандартні і модифіковані вироби.
стандартний пристрій
Типові вироби відрізняються простотою у виготовленні ідіністора, хорошою надійністю при зміні обертів двигуна. Як правило, такі моделі ґрунтуються на тиристорних регуляторах. Принцип роботи подібних схем досить простий:
Заряд йде на конденсатор.- Через змінний резистор йде напруга пробою Динистор.
- Далі він «пробивається».
- «Відкривається» симистор, який відповідає за навантаження.
- Чим вище буде напруга, тим частіше буде «відкриватися симистор».
Таким чином, відбувається регулювання обертів колекторного двигуна. У більшості випадків подібну схему використовують в зарубіжних побутових пилососах. Однак слід знати, що такий регулятор оборотів не володіє зворотним зв'язком. Тому при зміні навантаження доведеться налаштовувати обертів електродвигуна.
змінені схеми
Звичайно, стандартний пристрій влаштовує багатьох любителів регуляторів обертів «покопатися» в електроніці. Однак, без прогресу і поліпшення виробів ми б досі жили в кам'яному столітті. Тому постійно винаходяться більш цікаві схеми, які із задоволенням застосовують багато виробників.
Найчастіше використовуються реостатні і інтегральні регулятори. Як зрозуміло з назви, перший варіант заснований на реостатній схемою. У другому ж випадку застосовується інтегральний таймер.
Реостатні відрізняються ефективністю в зміні кількості оборотів колекторного двигуна. Висока ефективність обумовлена силовими транзисторами, які забирають частину напруги. Таким чином, знижується надходження струму і двигун працює з меншим запалом.
Відео: пристрій регулятора обертів з підтриманням потужності
Головний недолік такої схеми полягає в великому обсязі виробленого тепла. Тому для безперебійної роботи, регулятор повинен постійно охолоджуватися. Притому охолодження пристрою повинно бути інтенсивним.
Інший підхід реалізований в інтегральному регуляторі, де за навантаження відповідає інтегральний таймер. Як правило, в подібних схемах використовуються транзистори практично будь-яких найменувань.Це пов'язано з тим, що в складі є мікросхема, що володіє великими значеннями вихідного струму.
Якщо навантаження менше 0,1 ампера, то все напруга надходить прямо на мікросхему в обхід транзисторів. Однак для ефективної роботи регулятора необхідно, щоб на затворі була напруга 12В. Тому електроланцюг і напруга самого харчування повинно відповідати цьому діапазону.
Огляд типових схем
Регулювати обертання валу електродвигуна малої потужності можна за допомогою послідовного з'єднання резистора харчування з відсутність. Однак у такого варіанту є дуже низький ККД і відсутність можливості плавної зміни швидкості. Щоб уникнути такої неприємності, слід розглянути декілька схем регулятора, які застосовуються найчастіше.
Особливості першого варіанту:
На ШІМ транзисторі є генератор пилкоподібної напруги з частотою 150 Гц.- У ролі компаратора виступає операційний підсилювач.
- Для зміни швидкості використовують змінний резистор, який управляє тривалістю імпульсів.
Як відомо, ШІМ має постійну амплітуду імпульсів. Крім того, амплітуда ідентична напрузі харчування. Отже, електродвигун не зупиниться, навіть працюючи на малих обертах.
Другий варіант аналогічний першому. Єдина відмінність, що в якості генератора, що задає використовується операційний підсилювач. Цей компонент має частоту 500 Гц і займається виробленням імпульсів, що мають трикутну форму. Регулювання також здійснюється змінним резистором.
Як зробити своїми руками
Якщо немає бажання витрачатися на придбання готового пристрою, його можна виготовити самостійно. Таким чином, можна не тільки заощадити гроші, але і отримати корисний досвід. Отже, для виготовлення тиристорного регулятора буде потрібно:
- паяльник (для перевірки працездатності);
- дроти;
- тиристор, конденсатори і резистори;
- схема.
Як видно по схемі, регулятором контролюється тільки 1 напівперіод. Однак для тестування працездатності на звичайному паяльнику цього буде цілком достатньо.
Якщо знань по розшифровці схеми недостатньо, можна ознайомитися з текстовим варіантом:
- Харчування від мережі йде на конденсатор.
- Конденсатор отримує повний заряд і починає роботу.
Навантаження передається на нижній кабель і резистори.- З позитивним контактом конденсатора з'єднаний електрод тиристора.
- Один достатній заряд напруги
- Відкривається другий напівпровідник.
- Тиристор пропускає через себе навантаження, отриману з конденсатора.
- Конденсатор розряджається і повторює напівперіод.
Використання регуляторів дозволяє більш економічно використовувати електродвигуни. У певних ситуаціях такий пристрій можна виготовити самостійно. Однак для більш серйозних цілей (наприклад, контролю обладнання для опалення) краще придбати готову модель. Благо, на ринку є широкий вибір таких виробів, а ціна цілком демократична.