Регулятор оборотов двигателя dc на u2010

Помогите отрегулировать схему управления электроточила 150Вт. Но в принципе это может быть электродрель или любой коллекторный электродвигатель. Схема стандартная.

Начало малых оборотов в прилагаемой типовой схеме достигается регулировкой сопротивления R8=270к при R8+R13+R14= 470k. У меня эти резисторы в сумме дают 66к (R8=10к). При высоких сопротивлениях электродвигатель не работает. Мне удалось установить приемлемые начальные обороты, при R8+R13+R14= 60к.

Но затем когда нагружаю (торможу) электродвигатель, то он легко останавливается. При регулировке R10 (применял различные значения) — компенсации нагрузки не происходит. Напряжение на электродвигателе при торможении не добавляется. Пробывал изменять сопротивление R6 (расчетное 0,37Ом) тоже безрезультатно. Менял микросхемы U2010B картина аналогична. При настройке впаял R11 = 64К (перегруз). Печатку перепроверял несколько раз. Вообщем если кратко — компенсация нагрузки не работает.

А чем не устраивает штатный регулятор электродрели? Он на 2 порядка проще, и обладает всеми необходимыми характеристиками. На малых оборотах может давить так, что руку выкручивает, ни по какой перегрузке не отключается, ничего не сигнализирует, а просто тупо продолжает работать. И стОит копейки.

Вы не внимательно читали !

Речь идет об электроточиле.

При малых оборотах (а они очень нужны) при малой нагрузке точило просто не тянет.

Из большого жизненного опыта, как правило, то что проще оно работает хуже за редким исключением.

Эх, где был я вчера. Не пойму, хоть убей. © Владимир наш Высоцкий.

us0iz, с какого перепуга Вы вставили "видюху" в своё сообщение?

us0iz: Вы не внимательно читали ! Речь идет об электроточиле.

Вообще-то вы сами написАли — "это может быть электродрель или любой коллекторный электродвигатель".

Кстати, "любой" коллекторный двигатель бывает разный — последовательного возбуждения, параллельного, смешанного, независимого. В конце-концов, с постоянными магнитами. Все они имеют совершенно разные характеристики, предназначение и способы управления.

По-моему эта схема вообще не предназначена для поддержания стабильных оборотов — а только для плавного запуска и защиты от перегрузки. Как вы себе представляете добавление напряжения при увеличении нагрузки? Ток возрос — надо добавить напряжение? От этого ток еще более возрастет, и надо еще добавить напряжение? Получится положительная обратная связь по току — и всё пойдёт в разнос.

Как вы себе представляете добавление напряжения при увеличении нагрузки? Ток возрос — надо добавить напряжение? От этого ток еще более возрастет, и надо еще добавить напряжение? Получится положительная обратная связь по току — и всё пойдёт в разнос.

Вам, видимо, незнакома такая вещь, как тахометрический мост. С помощью него добиваются именно того, о чём вы написали, но без тех негативных последствий.

Кстати, в электроинструменте применяется двигатель последовательного возбуждения, а это наихудший вариант для стабилизации оборотов под нагрузкой.

Слышал про использование противоЭДС двигателя для измерения оборотов, но на практике никогда сталкиваться не приходилось. И в этой схеме я этого не вижу. Может ошибаюсь.

С функцией поддержания оборотов вполне сносно справляется палец сверлильщика на "курке" дрели

Значит, вам не приходилось ремонтировать регуляторы оборотов древних кассетников.

Понятие "сносно" субъективно. Сколько электродрелей сожгли, пытаясь просверлить отверстия большого диаметра малыми оборотами.

Для сравнения попробуйте тормознуть на малых оборотах двигатель постоянного тока независимого возбуждения даже без всяких стабилизаторов оборотов.

Сравнение как раз не очень корректное. Двигатель последовательного возбуждения как раз и создан для электродрели и трамвая. А вот в точило просится параллельного или независимого. Хотя 99% точилов крутятся асинхронниками, имеющими похожую характеристику (если нет надобности в регулировке).

Так 99% и не пытаются обороты регулировать. А если регулировать частотником, то у асинхронника момент и не падает так, как у коллекторного с последовательным возбуждением. Хотя, конечно, и им до постоянника с независимым далеко.

Форум про радио — сайт, посвященный обсуждению электроники, компьютеров и смежных тем.

Регулятор скорости вращения двигателя 220В. Эта система является контроллером скорости вращения для однофазных электродвигателей. Имеет простой стабилизатор скорости вращения двигателя, который обнаруживает изменения напряжения сети и, в соответствии с этим увеличивает или уменьшает угол открытия триака, регулируя мощность, подаваемую на нагрузку.

Схема собрана на основе особой микросхеме U2008, которая представляет собой регулятор мощности со схемой плавного пуска. Устройство идеально подходит для регулировки оборотов коллекторных двигателей (щеточного типа), например, дрель, двигатель пылесоса и т. д. Эту схему можно также использоваться для регулирования яркости свечения ламп накаливания.

Принципиальная схема регулятора расположена на рисунке ниже:

Диод D1 (1N4007) и резистор R1 (22к/2Вт) образуют простой блок питания, ограничивающий напряжение до безопасной величины для микросхемы. Конденсатор C1 (100мкф) фильтрует напряжение питания. Элементы R3 (15к) и R5 (220к) и потенциометр P1 (47к) образуют делитель напряжения, служащий для установки величины мощности, подаваемой в нагрузку.

Резистор R2 (680к) подключен непосредственно к проводу фазы, позволяет включать триак синхронно с переходом через ноль напряжения питания. Это в значительной степени сводит к минимуму возникновение помех в сети.

Все устройство собрано на печатной плате, изготовленной по методу ЛУТ. Монтаж устройства не сложен. Пайка следует начинать с резисторов, особенно R6, поскольку он частично находится под микросхемой U1. Под микросхему U1 хорошо бы установить панельку.

Во время использования устройства необходимо обратить внимание на тот факт, что система не имеет гальванической развязки с электросетью, а часть элементов непосредственно подключена к фазе сети. Ручку потенциометра P1 следует сделать из изоляционного материала.

Внимание! Схема не имеет гальванической развязки с электросетью, поэтому соблюдайте осторожность при настройке и работе с устройством.

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