Тиристорный регулятор скорости вращения

Плавная работа двигателя, без рывков и скачков мощности – это залог его долговечности. Для контроля этих показателей используется регулятор оборотов электродвигателя на 220В, 12 В и 24 В, все эти частотники можно изготовить своими руками или купить уже готовый агрегат.

Зачем нужен регулятор оборотов

Регулятор оборотов двигателя, частотный преобразователь – это прибор на мощном транзисторе, который необходим для того, чтобы инвертировать напряжение, а также обеспечить плавную остановку и пуск асинхронного двигателя при помощи ШИМ. ШИМ – широко-импульсное управление электрическими приспособлениями. Его применяют для создания определенной синусоиды переменного и постоянного тока.

Фото – мощный регулятор для асинхронного двигателя

Самый простой пример преобразователя – это обычный стабилизатор напряжения. Но у обсуждаемого прибора гораздо больший спектр работы и мощность.

Частотные преобразователи используются в любом устройстве, которое питается от электрической энергии. Регуляторы обеспечивают чрезвычайно точный электрический моторный контроль, так что скорость двигателя можно изменять в меньшую или большую сторону, поддерживать обороты на нужном уровне и защищать приборы от резких оборотов. При этом электродвигателем используется только энергия, необходимая для работы, вместо того, чтобы запускать его на полной мощности.

Фото – регулятор оборотов двигателя постоянного тока

Зачем нужен регулятор оборотов асинхронного электродвигателя:

1. Для экономии электроэнергии. Контролируя скорость мотора, плавность его пуска и остановки, силы и частоты оборотов, можно добиться значительной экономии личных средств. В качестве примера, снижение скорости на 20% может дать экономию энергии в размере 50%.
2. Преобразователь частоты может использоваться для контроля температуры процесса, давления или без использования отдельного контроллера;
3. Не требуется дополнительного контроллера для плавного пуска;
4. Значительно снижаются расходы на техническое обслуживание.

Устройство часто используется для сварочного аппарата (в основном для полуавтоматов), электрической печки, ряда бытовых приборов (пылесоса, швейной машинки, радио, стиральной машины), домашнего отопителя, различных судомоделей и т.д.

Фото – шим контроллер оборотов

Принцип работы регулятора оборотов

Регулятор оборотов представляет собой устройство, состоящее из следующих трех основных подсистем:

1. Двигателя переменного тока;
2. Главного контроллера привода;
3. Привода и дополнительных деталей.

Когда двигатель переменного тока запускается на полную мощность, происходит передача тока с полной мощностью нагрузки, такое повторяется 7-8 раз. Этот ток сгибает обмотки двигателя и вырабатывает тепло, которое будет выделяться продолжительное время. Это может значительно снизить долговечность двигателя. Иными словами, преобразователь – это своеобразный ступенчатый инвертор, который обеспечивает двойное преобразование энергии.

Фото – схема регулятора для коллекторного двигателя

В зависимости от входящего напряжения, частотный регулятор числа оборотов трехфазного или однофазного электродвигателя, происходит выпрямление тока 220 или 380 вольт. Это действие осуществляется при помощи выпрямляющего диода, который расположен на входе энергии. Далее ток проходит фильтрацию при помощи конденсаторов. Далее формируется ШИМ, за это отвечает электросхема. Теперь обмотки асинхронного электродвигателя готовы к передаче импульсного сигнала и их интеграции к нужной синусоиде. Даже у микроэлектродвигателя эти сигналы выдаются, в прямом смысле слова, пачками.

Как выбрать регулятор

Существует несколько характеристик, по которым нужно выбирать регулятор оборотов для автомобиля, станочного электродвигателя, бытовых нужд:

1. Тип управления. Для коллекторного электродвигателя бывают регуляторы с векторной или скалярной системой управления. Первые чаще применяются, но вторые считаются более надежными;
2. Мощность. Это один из самых важных факторов для выбора электрического преобразователя частот. Нужно подбирать частотник с мощностью, которая соответствует максимально допустимой на предохраняемом приборе. Но для низковольтного двигатель лучше подобрать регулятор мощнее, чем допустимая величина Ватт;
3. Напряжение. Естественно, здесь все индивидуально, но по возможности нужно купить регулятор оборотов для электродвигателя, у которого принципиальная схема имеет широкий диапазон допустимых напряжений;
4. Диапазон частот. Преобразование частоты – это основная задача данного прибора, поэтому старайтесь выбрать модель, которая будет максимально соответствовать Вашим потребностям. Скажем, для ручного фрезера будет достаточно 1000 Герц;
5. По прочим характеристикам. Это срок гарантии, количество входов, размер (для настольных станков и ручных инструментов есть специальная приставка).

Хорошо себя зарекомендовали приборы марки Sinus, E-Sky и Pic.

При этом также нужно понимать, что есть так называемый универсальный регулятор вращения. Это частотный преобразователь для бесколлекторных двигателей.

Фото – схема регулятора для бесколлекторных двигателей

В данной схеме есть две части – одна логическая, где на микросхеме расположен микроконтроллер, а вторая – силовая. В основном такая электрическая схема используется для мощного электрического двигателя.

Видео: регулятор оборотов электродвигателя с ШИро V2

Как сделать самодельный регулятор оборотов двигателя

Можно сделать простой симисторный регулятор оборотов электродвигателя, его схема представлена ниже, а цена состоит только из деталей, продающихся в любом магазине электротехники.

Для работы нам понадобится мощный симистор типа BT138-600, её советует журнал радиотехники.

Фото – схема регулятора оборотов своими руками

В описанной схеме, обороты будут регулироваться при помощи потенциометра P1. Параметром P1 определяется фаза входящего импульсного сигнала, который в свою очередь открывает симистор. Такая схема может применяться как в полевом хозяйстве, так и в домашнем. Можно использовать данный регулятор для швейных машинок, вентиляторов, настольных сверлильных станков.

Принцип работы прост: в момент, когда двигатель немного затормаживается, его индуктивность падает, и это увеличивает напряжение в R2-P1 и C3, то в свою очередь влечет более продолжительное открытие симистора.

Тиристорный регулятор с обратной связью работает немного по-другому. Он обеспечивает обратный ход энергии в энергетическую систему, что является очень экономным и выгодным. Данный электронный прибор подразумевает включение в электрическую схемы мощного тиристора. Его схема выглядит вот так:

Здесь для подачи постоянного тока и выпрямления требуется генератор управляющего сигнала, усилитель, тиристор, цепь стабилизации оборотов.

Асинхронные двигатели переменного тока довольно часто используются в самых различных целях как в бытовой, так и профессиональной жизни человека. Они применяются в системах вентиляции, для управления различными механизмами и прочее. Если пересмотреть даже самое простое жилье, то найдется несколько таких устройств:

• Газовые котлы и нагреватели. В конструкции современных котлов имеются вентиляторы турбинного типа и помпы для прокачки воды с питанием от сети 220 В.
• Холодильники и морозильники. Компрессор бытовой холодильной камеры представляет собой асинхронный двигатель, имеющий 2 обмотки: пусковую и рабочую.
• Системы вентилирования помещений. Асинхронные двигателя отлично работают в качестве приточно-вытяжных вентиляторов, обеспечивая эффективный воздухообмен внутри помещений, что позволяет поддерживать оптимальный микроклимат и, соответственно, здоровье проживающих в нем людей.

Сфер использования асинхронных двигателей много, но довольно часто требуется обеспечить плавное регулирование оборотов двигателя. В частности, всевозможные бытовые вентиляторы как мобильного типа, так и встраиваемые. Не всегда требуется максимальная мощность воздухообмена. Во многих случаях необходимо уменьшить частоту вращения двигателя, снизив шум и интенсивность движения воздушного потока. Но как организовать управление скоростью вращения двигателя, чтобы обеспечить необходимые режимы работы и интенсивность воздухообмена?

Способы регулирования скорости вращения асинхронного двигателя

Сегодня можно купить регулятор скорости вращения вентилятора нескольких типов в зависимости от конструкции или способа регулирования. Выбор конкретного устройства зависит от основных параметров системы, ее функциональных характеристик. Есть много практических схем регуляторов, основанных на различных принципах управления:

Регулирование напряжением – принцип регулирования оборотов основан на изменении питающего напряжения с определенного уровня до максимума. Нижний порог зависит от характеристик самого двигателя, его конструкции и параметров обмоток. Этот режим является более простым в реализации, для чего можно использовать автотрансформаторы, симисторы или транзисторные схемы с регулированием напряжения. К нюансам работы подобных схем относится то, что двигатель, кроме скорости вращения, теряет и часть своей мощности. Кроме этого, существенно нагреваются обмотки двигателя, что говорит не о снижении мощности, а о ее подавлении на компонентах схемы, поэтому и об экономичности этих решений говорить не стоит.

Частотные регуляторы – самый эффективный метод управления скоростью вращения, позволяющий сохранять момент двигателя. Также частотный принцип изменения оборотов может обеспечить со снижением скорости вращения и экономию мощности, поэтому такая схема является более эффективной. Но из-за сложности реализации конструкции стоимость аппаратуры становится довольно высокой. По этой причине многие предпочитают использовать более простые устройства с регулированием напряжения.

Диммеры или схемы с автоматическим включением вращения. Представляют собой устройства, изготовленные на фотоэлементах или на звуковых датчиках, которые включат вентилятор по хлопку или по появлению объекта в зоне видимости сенсоров. Такие устройства актуально использовать в туалете, когда постоянно забываешь выключать свет.

Трансформаторные системы регулирования скорости вращения двигателей

На регулятор скорости вращения вентилятора 220в схема достаточно проста. Ступенчатое изменение осуществляется при помощи автотрансформаторов с дополнительными обмотками. Количество ступеней может быть любым, что зависит от плавности и дискретности переключения режимов. Трансформаторные устройства регулирования являются достаточно надежными и практичными.

Но сложность заключается в том, что переключение ступеней обычно выполняется механическим способом посредством 5-ступенчатого переключателя. В более дорогих устройствах применен принцип ступенчатого управления, но с использованием электронных ключей. Благодаря отсутствию скользящих контактов исключается вероятность искрения и прогорания контактных площадок на больших мощностях. Плюс ко всему осуществляется полностью беззвучное переключение между режимами.

К нюансам подобных устройств следует отнести:

• Большие габариты – используемый трансформатор обычно имеет существенный вес, даже при выполнении регулирования скорости оборотов небольшого по размерам и мощности вентилятора.
• Сложность изготовления системы регулирования для более мощных двигателей. При использовании мощных асинхронных моторов габариты автотрансформатора существенно увеличиваются, что делает систему регулирования тяжелой и неудобной.
• Стационарность. Трансформаторные системы в основном являются монтируемыми на месте и непереносными, что исключает возможность мобильности.

Электронные схемы управления скоростью вращения асинхронными двигателями

Существует много вариантов реализации электронных систем регулирования угловой скоростью и все они имеют свои особенности. Отличительной чертой всех является сложность реализации, но при этом стоимость меньше, чем трансформаторных систем.

На практике используются следующие разновидности схем управления оборотами:

• симисторные устройства;
• тиристорные схемы;
• транзисторные аппараты.

Симисторные схемы

Симисторные устройства регулирования – наиболее простые в реализации и довольно практичные решения. Для регулирования угла отпирания симисторов используется динистор, что сокращает количество используемых компонентов для реализации управления.

Благодаря способности компонента проводить ток в двух направлениях, обеспечивая тем самым регулирование переменного напряжения. А это, по сути, и является фактором дешевизны, простоты устройств. Регуляторы могут быть реализованы в небольших корпусах, непосредственно вместе с рычагами и переключателями. Довольно часто такие схемы исполняются в виде стандартных выключателей, только вместо клавиши-качельки применен вращающийся регулятор.

Симисторные схемы позволяют обеспечивать плавное регулирование скорости, но за счет изменения входного напряжения, а не частоты, КПД оказывается невысоким. Невзирая на это, многие производители бытовой техники предпочитают именно такие схемы, потому что они являются более дешевыми в исполнении. К тому же с их помощью можно выполнять регулирование оборотов мощных вентиляторов.

Тиристорный регулятор скоростью вращения вентилятора

Тиристорный регулятор скорости вращения вентилятора по принципу работы сход с симисторными устройствами, но он более детальный. Для управления асинхронным двигателем необходимо использовать либо 2 тиристора, либо мощный выпрямительный мост и 1 тиристор, не учитывая схему отпирания его посредством сдвига фазы. Стоимость и сложность реализации устройства управления выше и сложнее, но при этом она является более доступной, потому что силовых компонентов можно найти много в старой советской аппаратуре.

Транзисторные схемы

Они могут осуществлять как изменение напряжения, так и частоты управления скорости вращения вентилятора. Особой разницы в схеме реализации замечено явно не будет, потому что изготовить генератор импульсов и обеспечить ключевой режим работы транзистора не так уж и сложно, но для обеспечения необходимой надежности работы аппарата лучше использовать IGBT или высококачественные полевые транзисторы с изолированным затвором и диодом Шоттки. Стоимость таких компонентов будет высокая, не учитывая сложность программы управления работой транзисторов.

Купить или сделать своими руками?

Любые из представленных вариантов устройств всегда можно купить, а при желании сделать своими руками. Но существует такой фактор, как целесообразность, потому что качественные схемы найти сложно, а стоимость готовых устройств меньше, чем если бы вы его изготовили своими руками.

Более того, сегодня купить регулятор скорости вращения вентилятора на 220 В можно на любую мощность, но стоит понимать, что использование диммера для автоматического включения освещения не целесообразно, так как он не вытянет по току нагрузки.

Если все же вы решили купить диммер для вентилятора, то на рынке вы найдете массу предложений от различных производителей. Притом устройства изготавливаются на различную мощность. Но в основном эти аппараты рассчитаны на небольшие двигатели, устанавливаемые в вентиляции санузлов и кухонь.

Подключение регулятора скорости вращения вентилятора

Подключение регулятора скорости вентилятора осуществляется достаточно просто. Каждый производитель предусматривает на корпусе аппарата схему, в которой четко прописаны выводы, куда необходимо подавать фазу, ноль и подключать сам двигатель. Фактор ошибки минимален, поэтому не придется обращаться к услугам квалифицированных электриков.

Трехфазные вентиляторы

Больше осложнений возникнет с трехфазными вентиляторами, потому что управление необходимо организовать по всем 3 проводам. Здесь можно также использовать как изменение входного напряжения, так и частоты. В любом случае более качественным и энергоэффективным является именно частотный метод. Поэтому для подключения трехфазного вентилятора лучше покупать готовые преобразователи.

В каталоге Вентса есть 2 модели регуляторов скорости вентиляторов, с монтажом в стандартный подрозетник: » >

Вопрос: чем эти регуляторы отличаются от обычных диммеров?

Чем-то отличаются. нелинейностью регулирования, формой синусоиды. Двигателю (особенно бесколлекторному) важно иметь на входе синусоиду, а обычные световые диммеры издеваются над её формой по-страшному — откусывают куски с переднего фронта, либо реже — с заднего, а для вентилятора скорее подойдёт ШИМ-модуляция (как для светодиодов)
Обычный димер пробовали на вентилятор ставить — вентилятор на малых оборотах гудит, заметно греется, то есть, обычный осветительный диммер ему явно не подходит.

andrewkhv написал :
Вопрос: чем эти регуляторы отличаются от обычных диммеров?

Если на базе тиристоров , то ничем.

Alexiy написал :
бычный димер пробовали на вентилятор ставить — вентилятор на малых оборотах гудит, заметно греется, то есть, обычный осветительный диммер ему явно не подходит.

В свое время то же ставил на вентилятор осветительный диммер, сгорели три штуки. Почему? Не разбирались, проще было поменять и забыть .

Это мое мнение и его не навязываю

andrewkhv написал :
чем эти регуляторы отличаются от обычных диммеров?

Регулятор регулирует частоту, а диммер обрезает синусоиду при стабильной частоте

Палецкий написал :
Регулятор регулирует частоту, а диммер обрезает синусоиду при стабильной частоте

Ну путайте дешевый тиристорный регулятор с частотным преобразователем.

Для регулировки скорости вращения вентилятора лучше использовать регулятор с автотрансформатором

Такого плана: " > или " >

Designman написал :
Для регулировки скорости вращения вентилятора лучше использовать регулятор с автотрансформатором

Designman написал :
Для регулировки скорости вращения вентилятора лучше использовать регулятор с автотрансформатором

Для начала надо знать какой двигатель используется в вентиляторе. Допустим, для асинхронника автотрасформатор не пройдет, ему только частотный преобразователь подавай.

Это мое мнение и его не навязываю

В паре с симмисторным решулятором двигатель вентилятора очень часто начинает сильно гудеть при понижении оборотов и трансформаторный сам по себе намного надежнее. Так-же можно к одному регулятору подключать несколько двигателей параллельно.

Designman написал :
В паре с симмисторным решулятором двигатель вентилятора очень часто начинает сильно гудеть при понижении оборотов

При работе регулятора от Вентс такого явления не замечено

Designman написал :
трансформаторный сам по себе намного надежнее.

Чем надежнее? ..тем, что львиную часть нагрузки берет на себя?

Ким написал :
Для начала надо знать какой двигатель используется в вентиляторе. Допустим, для асинхронника автотрасформатор не пройдет, ему только частотный преобразователь подавай.

Почему не подойдет?
Есть же и трех фазные регуляторы скорости на базе автотрансформатора.

Палецкий написал :
При работе регулятора от Вентс такого явления не замечено

Чем надежнее? ..тем, что львиную часть нагрузки берет на себя?

Симмистор намного проще убить чем трансформатор + симмисторный сильно гадит в сеть.

Designman написал :
Почему не подойдет? Есть же и трех фазные регуляторы скорости на базе автотрансформатора.

Асинхронник с ротором "беличья клетка" . Ну-ну .

Это мое мнение и его не навязываю

Ким написал :
Асинхронник с ротором "беличья клетка" . Ну-ну .

А что с им не так? У меня на одном объекте стоит несколько "улиток" которые как раз подключены через такие регуляторы — вроде работают без проблем уже много лет.

Designman написал :
У меня на одном объекте стоит несколько "улиток" которые как раз подключены через такие регуляторы

Понимаете, регулировать трансформатором обороты асинхронного двигателя, это как ехать на автомобиле, у которого не отпущен ручной тормоз

Палецкий написал :
Понимаете, регулировать трансформатором обороты асинхронного двигателя, это как ехать на автомобиле, у которого не отпущен ручной тормоз

Спасибо что поосвятили, а то я всегда думал что при понижении напряжения у асинхронника падает крутящий момент, а если сильно понизить напряжение начинает сильно грется и сгорает.

Так что если нужно сильно понижать обороты — то лучше конечно использовать частотный преобразователь

Почитал теххарактеристики регулятора. Написано, что предназначен для двигателей, управляемых напряжением. Возник вопрос: можно ли тогда дискретно регулировать вентилятор, включая последовательно с ним лампочку на 15Вт, 25Вт?

Так что в итоге, какие регуляторы лучше использовать трансформаторные или семисторные?
По своим ощущениям скажу, что при использовании семмисторного регулятора на низких оборотах двигатель сильно гудит, думаю, что это говорит о нагреве обмоток.

Кстати в каталогах говорится что и семмисторные регуляторы управляют скоростью повышая — понижая напряжение.

Частотник понятно, что лучше — он то частоту меняет, с его помощью двигатель можно и более стандартной частоты вращения разогнать
Но дорогие и наладка нужна — только для предприятий специального назначения.