Как уменьшить обороты двигателя 380в

Однофазные асинхронные двигатели питаются от обычной сети переменного напряжения 220 В.

Наиболее распространённая конструкция таких двигателей содержит две (или более) обмотки — рабочую и фазосдвигающую. Рабочая питается напрямую, а дополнительная через конденсатор, который сдвигает фазу на 90 градусов, что создаёт вращающееся магнитное поле. Поэтому такие двигатели ещё называют двухфазные или конденсаторные.

Регулировать скорость вращения таких двигателей необходимо, например, для:

• изменения расхода воздуха в системе вентиляции
• регулирования производительности насосов
• изменения скорости движущихся деталей, например в станках, конвеерах

В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума установки, установить необходимую производительность.

Способы регулирования

Рассматривать механические способы изменения скорости вращения, например редукторы, муфты, шестерёнчатые трансмиссии мы не будем. Также не затронем способ изменения количества полюсов обмоток.

Рассмотрим способы с изменением электрических параметров:

• изменение напряжения питания двигателя
• изменение частоты питающего напряжения

Регулирование напряжением

Регулирование скорости этим способом связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя — разностью между скоростью вращения магнитного поля, создаваемого неподвижным статором двигателя и его движущимся ротором:

n₁ — скорость вращения магнитного поля

n₂ — скорость вращения ротора

При этом обязательно выделяется энергия скольжения — из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя.

Данный способ имеет небольшой диапазон регулирования, примерно 2:1, а также может осуществляться только вниз — то есть, снижением питающего напряжения.

При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности.

Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой.

На практике для этого применяют различные схемы регуляторов.

Автотрансформаторное регулирование напряжения

Автотрансформатор — это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков. При этом нет гальванической развязки от сети, но она в данном случае и не нужна, поэтому получается экономия из-за отсутствия вторичной обмотки.

На схеме изображён автотрансформатор T1, переключатель SW1, на который приходят отводы с разным напряжением, и двигатель М1.

Регулировка получается ступенчатой, обычно используют не более 5 ступеней регулирования.

Преимущества данной схемы:

• неискажённая форма выходного напряжения (чистая синусоида)
• хорошая перегрузочная способность трансформатора

Недостатки:

• большая масса и габариты трансформатора (зависят от мощности нагрузочного мотора)
• все недостатки присущие регулировке напряжением

Тиристорный регулятор оборотов двигателя

В данной схеме используются ключи — два тиристора, включённых встречно-параллельно (напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения) или симистор.

Схема управления регулирует момент открытия и закрытия тиристоров относительно фазового перехода через ноль, соответственно "отрезается" кусок вначале или, реже в конце волны напряжения.

Таким образом изменяется среднеквадратичное значение напряжения.

Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки — ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов (так называемые диммеры).

Ещё один способ регулирования — пропуск полупериодов волны напряжения, но при частоте в сети 50 Гц для двигателя это будет заметно — шумы и рывки при работе.

Для управления двигателями регуляторы модифицируют из-за особенностей индуктивной нагрузки:

• устанавливают защитные LRC-цепи для защиты силового ключа (конденсаторы, резисторы, дроссели)
• добавляют на выходе конденсатор для корректировки формы волны напряжения
• ограничивают минимальную мощность регулирования напряжения — для гарантированного старта двигателя
• используют тиристоры с током в несколько раз превышающим ток электромотора

Достоинства тиристорных регуляторов:

Недостатки:

• можно использовать для двигателей небольшой мощности
• при работе возможен шум, треск, рывки двигателя
• при использовании симисторов на двигатель попадает постоянное напряжение
• все недостатки регулирования напряжением

Стоит отметить, что в большинстве современных кондиционеров среднего и высшего уровня скорость вентилятора регулируется именно таким способом.

Транзисторный регулятор напряжения

Как называет его сам производитель — электронный автотрансформатор или ШИМ-регулятор.

Изменение напряжения осуществляется по принципу ШИМ (широтно-импульсная модуляция), а в выходном каскаде используются транзисторы — полевые или биполярные с изолированным затвором (IGBT).

Выходные транзисторы коммутируются с высокой частотой (около 50 кГц), если при этом изменить ширину импульсов и пауз между ними, то изменится и результирующее напряжение на нагрузке. Чем короче импульс и длиннее паузы между ними, тем меньше в итоге напряжение и подводимая мощность.

Для двигателя, на частоте в несколько десятков кГц, изменение ширины импульсов равносильно изменению напряжения.

Выходной каскад такой же как и у частотного преобразователя, только для одной фазы — диодный выпрямитель и два транзистора вместо шести, а схема управления изменяет выходное напряжение.

Плюсы электронного автотрансформатора:

• Небольшие габариты и масса прибора
• Невысокая стоимость
• Чистая, неискажённая форма выходного тока
• Отсутствует гул на низких оборотах
• Управление сигналом 0-10 Вольт

Слабые стороны:

• Расстояние от прибора до двигателя не более 5 метров (этот недостаток устраняется при использовании дистанционного регулятора)
• Все недостатки регулировки напряжением

Частотное регулирование

Ещё совсем недавно (10 лет назад) частотных регуляторов скорости двигателей на рынке было ограниченное количество, и стоили они довольно дорого. Причина — не было дешёвых силовых высоковольтных транзисторов и модулей.

Но разработки в области твердотельной электроники позволили вывести на рынок силовые IGBT-модули. Как следствие — массовое появление на рынке инверторных кондиционеров, сварочных инверторов, преобразователей частоты.

На данный момент частотное преобразование — основной способ регулирования мощности, производительности, скорости всех устройств и механизмов приводом в которых является электродвигатель.

Однако, преобразователи частоты предназначены для управления трёхфазными электродвигателями.

Однофазные двигатели могут управляться:

• специализированными однофазными ПЧ
• трёхфазными ПЧ с исключением конденсатора

Преобразователи для однофазных двигателей

В настоящее время только один производитель заявляет о серийном выпуске специализированного ПЧ для конденсаторных двигателей — INVERTEK DRIVES.

Это модель Optidrive E2

Для стабильного запуска и работы двигателя используются специальные алгоритмы.

При этом регулировка частоты возможна и вверх, но в ограниченном диапазоне частот, этому мешает конденсатор установленный в цепи фазосдвигающей обмотки, так как его сопротивление напрямую зависит от частоты тока:

f — частота тока

С — ёмкость конденсатора

В выходном каскаде используется мостовая схема с четырьмя выходными IGBT транзисторами:

Optidrive E2 позволяет управлять двигателем без исключения из схемы конденсатора, то есть без изменения конструкции двигателя — в некоторых моделях это сделать довольно сложно.

Преимущества специализированного частотного преобразователя:

• интеллектуальное управление двигателем
• стабильно устойчивая работа двигателя
• огромные возможности современных ПЧ:

• возможность управлять работой двигателя для поддержания определённых характеристик (давления воды, расхода воздуха, скорости при изменяющейся нагрузке)
• многочисленные защиты (двигателя и самого прибора)
• входы для датчиков (цифровые и аналоговые)
• различные выходы
• коммуникационный интерфейс (для управления, мониторинга)
• предустановленные скорости
• ПИД-регулятор

Минусы использования однофазного ПЧ:

Использование ЧП для трёхфазных двигателей

Стандартный частотник имеет на выходе трёхфазное напряжение. При подключении к ему однофазного двигателя из него извлекают конденсатор и соединяют по приведённой ниже схеме:

Геометрическое расположение обмоток друг относительно друга в статоре асинхронного двигателя составляет 90°:

Фазовый сдвиг трёхфазного напряжения -120°, как следствие этого — магнитное поле будет не круговое , а пульсирующее и его уровень будет меньше чем при питании со сдвигом в 90°.

В некоторых конденсаторных двигателях дополнительная обмотка выполняется более тонким проводом и соответственно имеет более высокое сопротивление.

При работе без конденсатора это приведёт к:

• более сильному нагреву обмотки (срок службы сокращается, возможны кз и межвитковые замыкания)
• разному току в обмотках

Многие ПЧ имеют защиту от асимметрии токов в обмотках, при невозможности отключить эту функцию в приборе работа по данной схеме будет невозможна

Преимущества:

• более низкая стоимость по сравнению со специализированными ПЧ
• огромный выбор по мощности и производителям
• более широкий диапазон регулирования частоты
• все преимущества ПЧ (входы/выходы, интеллектуальные алгоритмы работы, коммуникационные интерфейсы)

Недостатки метода:

• необходимость предварительного подбора ПЧ и двигателя для совместной работы
• пульсирующий и пониженный момент
• повышенный нагрев
• отсутствие гарантии при выходе из строя, т.к. трёхфазные ПЧ не предназначены для работы с однофазными двигателями

Да. Не удивляйтесь. Но задача как раз в том, что бы понизить мощность двигателя наждака.
380v, три фазы.
Что бы мощности хватало на заточку ножа, сверла и прочей мелочевки, но что бы обороты проседали, вплоть до остановки, при заточки более крупных предметов (лом, топор, зубило и т. п.)

Может конденсаторы или резисторы какие в разрыв поставить?

При выборе инструмента нужно чувствовать различие между рентабельностью и идолопоклонством.

Три одинаковых конденсатора в каждую фазу.
Но очень аккуратно дабы не вышел резонанс LC контура.

Самый простой вариант лампочки осветительные
надо изменить мощь — меняй лампочки
Надо мощность полную воткнул пробки

Если вдруг у него обмотки соединены "треугольником"- соединить "звездой"

Aтос написал:
Самый простой вариант лампочки осветительные надо изменить мощь — меняй лампочки

Т.е., Вы предлагаете снизить напряжение на двигателе. Тогда можно проще: 3-х фазный ЛАТР (ну, или 3 однофазных, объединить рукоятки). Однако, есть проблема: двигатель так уж устроен, что, если ему не хватает силы — он увеличивает ток. И, в конце концов сгорает. От бессилия, по-видимому.

shonty написал:
Может конденсаторы или резисторы какие в разрыв поставить?

Лучше конденсаторы подобрать, компактнее будет, резисторы и лампочки греться будут и слишком громоздкие.

igor1 написал:
Т.е., Вы предлагаете снизить напряжение на двигателе.

Тогда можно проще: 3-х фазный ЛАТР (ну, или 3 однофазных, объединить рукоятки).

ну конечно, конечно это проще чем три лампочки по 15 рублей

Однако, есть проблема: двигатель так уж устроен, что, если ему не хватает силы — он увеличивает ток. И, в конце концов сгорает. От бессилия, по-видимому.

igor1 , Вы понятия не имеете как работает трехфазный асинхронный двигатель если пишите это.

Если вдруг у него обмотки соединены "треугольником"-

То это двигатель на 380/650

Aтос написал:
igor1, Вы понятия не имеете как работает трехфазный асинхронный двигатель если пишите это.

Кто-кто, а igor1 имеет.

shonty написал:
Может конденсаторы или резисторы какие в разрыв поставить?

Реостат aka резисторы. И таки хорошая идея применить "резисторы с автоматической регулировкой сопротивления в зависимости от приложенного напряжения и световой индикацией рабочего режима" aka лампочки накаливания. Подобрать так, чтобы на ХХ спираль едва теплилась, а с ростом тока раскалялась, увеличивая своё сопротивление и тем самым ограничивая рост тока.

igor1 приношу извинения и формулирую иначе: "Вы не понимаете как работает закон Ома"
Сопротивление в цепи обмотки ограничивает ток.
А самый большой ток у асинхронного двигателя в режиме короткого замыкания.
Значит проблемой будет пуск, а не перегрузка.

Подобрать так, чтобы на ХХ спираль едва теплилась, а с ростом тока раскалялась, увеличивая своё сопротивление и тем самым ограничивая рост тока.

Очень точное замечание!
Пуск и перегруз будет сопровождаться ярким свечением
В режиме ХХ потери на лампах минимальны, в отличии от других способов.

на работе выл вентилятор. Поставили конденсаторы в разрыв фаз. Не я занимался, но подбором выставили приемлемые обороты.

Aтос написал:
igor1 приношу извинения и формулирую иначе: "Вы не понимаете как работает закон Ома"
Сопротивление в цепи обмотки ограничивает ток.

Опять Вы наговариваете на честного человека. Прочитайте внимательно его пост — он переключился на "свою волну" — пишет о снижении напряжения ЛАТРом. И таки да — при снижении напряжения питания асинхронник соответствующим образом увеличивает потребляемый ток, стремясь сохранить мощность. Такой вот аномальный "закон Ома".

Э не
Я не предлагаю снизить напряжение, я именно говорил о ограничении тока

И таки да — при снижении напряжения питания асинхронник соответствующим образом увеличивает потребляемый ток, стремясь сохранить мощность

Напряжение это функция от тока. Ток протекая по нагрузке создаёт напряжение, а не наоборот.
Это следует из определения того, что называют электрическим напряжением.

Aтос написал:
Напряжение это функция от тока. Ток протекая по нагрузке создаёт напряжение, а не наоборот.
Это следует из определения того, что называют электрическим напряжением.

Кто же тогда создает напряжение в розетке, в которую ничего не подключено, а соответственно, ток не течет

Кстати, понимаете ли вы разницу между источником тока и источником напряжения?

Проектирование, монтаж, сбор щитов — alexey.eom@mail.ru

Aтос написал:
Напряжение это функция от тока. Ток протекая по нагрузке создаёт напряжение, а не наоборот.
Это следует из определения того, что называют электрическим напряжением.

Точняк, напряжение в сети определяется силой прижатия детали к наждаку Чем сильнее прижали — тем больше ток, тем больше напряжение в сети. Тускло светят лампочки — нафиг стабилизаторы, просто воткни в розетку какую-нибудь мощную нагрузку. Ведь, чем больше ток — тем больше напряжение.

кстати, понимаете ли вы разницу между источником тока и источником напряжения?

Несомненно, электрическая сеть это источник напряжения
При изменении нагрузки напряжение на ней не изменяется
Источник тока даёт постоянное значение тока при изменяемых параметрах нагрузки.

Кто же тогда создает напряжение в розетке, в которую ничего не подключено, а соответственно, ток не течет

В розетке нету напряжения, до тех пор пока не подключена нагрузка.

На картинке иллюстрация, чем отличаются ЭДС и Напряжение

// Отредактировано Alexey_Spb, убрано оскорбление пользователей.

Aтос написал:
В розетке нету напряжения, до тех пор пока не подключена нагрузка.

Может всеж "тока нет", а не напряжения?

Ну откройте учебник и посмотрите.
Напряжение возникает в момент когда ток совершает работу.
Нет работы тока, нет напряжения.
То есть электрический ток может быть
а напряжение при этом нету!

Aтос написал:
Напряжение возникает в момент когда ток совершает работу.

но ведь по вашей логике, чем больше я нагружу линию/сеть, тем выше напряжение))))
Так в реале то почему не так?

Aтос написал:
Ну откройте учебник и посмотрите.
Напряжение возникает в момент когда ток совершает работу.
Нет работы тока, нет напряжения.
То есть электрический ток может быть
а напряжение при этом нету!

Дело в том что вы подменяете понятия считая что напряжение определяется током. Возможно, это от того что вы увидели слово "работа по перемещению заряда" в определении напряжения.

Вот цитата из БСЭ:

напряжение ( U ) между двумя точками электрической цепи или электрического поля, равно работе электрического поля по перемещению единичного положит, заряда из одной точки в другую. В потенциальном электрическом поле эта работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд; в этом случае Э. н. между двумя точками совпадает с разностью потенциалов между ними.

Если поле непотенциально, то напряжение зависит от того пути, по которому перемещается заряд между точками. Непотенциальные силы, называются сторонними, действуют внутри любого источника постоянного тока (генератора, аккумулятора, гальванического элемента и др.). Под напряжением на зажимах источника тока всегда понимают работу электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль пути, лежащего вне источника; в этом случае Э. н. равно разности потенциалов на зажимах источника и определяется Ома законом: U = IR-E, где I — сила тока, R — внутреннее сопротивление источника, а E — его электродвижущая сила (эдс). При разомкнутой цепи ( I=0) напряжение по модулю равно эдс источника. Поэтому эдс источника часто определяют как Э. н. на его зажимах при разомкнутой цепи.

Надеюсь, теперь все понятно (в первую очередь это касается терминов, чтобы вы не говорили что ЭДС в розетке и напряжение — разные вещи)?

Электрика своими руками

егулировка оборотов электродвигателя часто бывает необходима как в производственных, так и каких то бытовых целях. В первом случае для уменьшения или увеличения частоты вращения применяются промышленные регуляторы напряжения – инверторные частотные преобразователи. А с вопросом, как регулировать обороты электродвигателя в домашних условиях, попробуем разобраться подробнее.

Необходимо сразу сказать, что для разных типов однофазных и трехфазных электрических машин должны применяться разные регуляторы мощности. Т.е. для асинхронных машин применение тиристорных регуляторов, являющихся основными для изменения вращения коллекторных двигателей, недопустимо.

Лучший способ уменьшить обороты вашего устройства – не в регулировке частоты вращения самого движка, а посредством редуктора или ременной передачи. При этом сохранится самое главное – мощность устройства.

Немного теории об устройстве и области применения коллекторных электродвигателей

Электродвигатели этого типа могут быть постоянного или переменного тока, с последовательным, параллельным или смешанным возбуждением ( для переменного тока применяется только первые два вида возбуждения).

Коллекторный электродвигатель состоит из ротора, статора, коллектора и щеток. Ток в цепи, проходящий через соединенные определенным образом обмотки статора и ротора, создает магнитное поле, заставляющее последний вращаться. Напряжение на ротор передается при помощи щеток из мягкого электропроводного материала, чаще всего это графит или медно-графитовая смесь. Если изменить направление тока в роторе или статоре, вал начнет вращаться в другую сторону, причем это всегда делается с выводами ротора, что бы не происходило перемагничивание сердечников.

При одновременном изменении подключения и ротора и статора реверсирования не произойдет. Существуют также трехфазные коллекторные электродвигатели, но это уже совсем другая история.

Электродвигатели постоянного тока с параллельным возбуждением

Обмотка возбуждения (статорная) в двигателе с параллельным возбуждением состоит из большого количества витков тонкого провода и включена параллельно ротору, сопротивление обмотки которого намного меньше. Поэтому для уменьшения тока во время запуска электродвигателей мощностью более 1 Квт в цепь ротора включают пусковой реостат. Управление оборотами электродвигателя при такой схеме включения производится путем изменения тока только в цепи статора, т.к. способ понижения напряжения на клеммах очень не экономичен и требует применение регулятора большой мощности.

Если нагрузка мала, то при случайном обрыве обмотки статора при использовании такой схемы частота вращения превысит максимально допустимую и электродвигатель может пойти “вразнос”

Электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением

Обмотка возбуждения такого электродвигателя имеет небольшое число витков толстого провода, и при ее последовательном включении в цепь якоря ток во всей цепи будет одинаков. Электродвигатели этого типа более выносливы при перегрузках и поэтому наиболее часто встречаются в бытовых устройствах.

Регулировка оборотов электродвигателя постоянного тока с последовательно включенной обмоткой статора может производиться двумя способами:

1. Подключением параллельно статору регулировочного устройства, изменяющего магнитный поток. Однако этот способ довольно сложен в реализации и не применяется в бытовых устройствах.
2. Регулирование (снижение) оборотов с помощью уменьшения напряжения. Этот способ применяется практически во всех электрических устройствах – бытовых приборах, инструменте и т.д.

Электродвигатели коллекторные переменного тока

Эти однофазные моторы имеют меньший КПД, чем двигатели постоянного тока, но из за простоты изготовления и схем управления нашли наиболее широкое применение в бытовой технике и электроинструменте. Их можно назвать “универсальными”, т.к. они способны работать как при переменном, так и при постоянном токе. Это обусловлено тем, что при включении в сеть переменного напряжение направление магнитного поля и тока будет изменяться в статоре и роторе одновременно, не вызывая изменения направления вращения. Реверс таких устройств осуществляется переполюсовкой концов ротора.

Для улучшения характеристик в мощных (промышленных) коллекторных электродвигателях переменного тока применяются дополнительные полюса и компенсационные обмотки. В двигателях бытовых устройств таких приспособлений нет.

Регуляторы оборотов электродвигателя

Схемы изменения частоты вращения электродвигателей в большинстве случаев построены на тиристорных регуляторах, ввиду своей простоты и надежности.

Принцип работы представленной схемы следующий: конденсатор С1 заряжается до напряжения пробоя динистора D1 через переменный резистор R2, динистор пробивается и открывает симистор D2, управляющий нагрузкой. Напряжение на нагрузке зависит от частоты открывания D2, зависящее в свою очередь от положения движка переменного сопротивления. Данная схема не снабжена обратной связью, т.е. при изменении нагрузки обороты также будут меняться и их придется подстраивать. По такой же схеме происходит управление оборотами импортных бытовых пылесосов.