Тахогенератор для коллекторного двигателя своими руками

Обновлено: 06.07.2024

Кому лень слушать теорию и историю применения, начинайте смотреть с 3:32. Зрители давно просили, чтобы я собрал .

Друзья, вы просили печатку для регулятора оборотов двигателя, я приготовил вам ДВЕ! Выбирайте, какая вам больше .

Подробное видео (извиняйте за формат) по сборке платы управления коллекторными двигателями на основе микросхемы .

В этом ролике рассмотрен процесс создания регулятора оборотов на Arduino с поддержанием мощности коллекторного .

Тут симисторы ali.pub/3cfcip В этом видео покажу схему регулировки и стабилизации оборотов коллекторного мотора .

Эксперименты с регулятором оборотов двигателя от стиралки. Тут самое начало исследований регулятора: .

А перейдя по этой ссылке вы можете зарегистрироваться и начать экономить благодаря накопительной системе КЕШБЭК .

Еще один вариант по регулированию оборотов коллекторного двигателя стиральной машины. Таким-же способом можно .

Видео работы простейшего регулятора оборотов коллекторного двигателя с обратной связью. Позволяет регулировать .

Многие зрители спрашивали, как сделать стабилизатор оборотов для коллекторного мотора без таходатчика. В этом .

Вскройте термоусадку на приобретенном регуляторе оборотов и не приятно удивитесь вопросом как долго проработает .

Регулятор оборотов коллекторных двигателей(стиральной машины) с обратной связью через таходатчик. Регулятор .

Пояснения по работе схемы популярного регулятора оборотов коллекторного электродвигателя с обратной связью.

В этом видео я поясняю что лучше ШИМ регулятор или обычный регулятор величины напряжения на базе DC-DC .

Помочь каналу: 4276 4412 9150 4715 В этом видео я постарался максимально наглядно показать, как подключить .

Регулятор оборотов коллекторного двигателя с обязательным наличием таходатчика, или датчика Холла. Применение: .

В данном видео,описана сборка простого регулятора мощности для любых коллекторных двигателей,который обладает .

Бесплатная плата для регулировки оборотов без потери мощности на плате TDA1085C для коллекторных двигателей от .

Видео о том, как сделать своими руками простой ESC регулятор для радиоуправляемой лодки. ссыль на папку скетчей .

До сих пор многих интересует тема регуляторов оборотов для коллекторных двигателей, в частности для двигателей от .

При использовании электродвигателя в инструментах, одной из серьёзных проблем является регулировка скорости их вращения. Если скорость недостаточно высока, то действие инструмента является недостаточно эффективным.

Двигатель для электроинструментов и бытовой техники обычно относится к одному из 2 основных типов:

В прошлом, вторая из указанных категорий имела наибольшее распространение. Сейчас, примерно 85% двигателей, которые употребляются в электрических инструментах, бытовой или кухонной технике, относятся к коллекторному типу. Объясняется это тем, что они имеют большую степень компактности, они мощнее и процесс управления ими является более простым.

Эту закономерность можно использовать для работы коллекторного двигателя.

Важным моментом здесь является подключение тока к этой рамке. Поскольку она вращается, для этого используются специальные скользящие контакты. После того, как рамка повернётся на 180 градусов, ток по этим контактам потечёт в обратном направлении. Таким образом, направление вращения останется прежним. При этом, плавного вращения не получится. Для достижения такого эффекта принято использовать несколько десятков рамок.

Устройство

Коллекторный двигатель состоит обычно из ротора (якоря), статора, щёток и тахогенератора:

Ротор — это вращающаяся часть, статор — это внешний магнит.
Щётки, сделанные из графита – это основная часть скользящих контактов, через которую на вращающийся якорь подаётся напряжение.
Тахогенератор – это прибор, который отслеживает характеристики вращения. В случае нарушения равномерности движения, он корректирует поступающее в двигатель напряжение, тем самым делая его более плавным.
Статор может содержать не один магнит, а, например, 2 (2 пары полюсов). Также, вместо статических магнитов, здесь могут быть использованы и катушки электромагнитов. Работать такой мотор может как от постоянного, так и от переменного тока.

Простота регулировки скорости коллекторного двигателя определяется тем, что скорость вращения прямо зависит от величины поданного напряжения.

Кроме этого, важной особенностью является то, что ось вращения непосредственно можно присоединять к вращающемуся инструменты без использования промежуточных механизмов.

Если говорить об их классификации, то можно говорить о:

Коллекторных двигателях постоянного тока.
Коллекторных двигателях переменного тока.

В этом случае, речь идёт о том, каким именно током происходит питание электродвигателей.

Классификация может быть сделана также и по принципу возбуждения двигателя. В устройстве коллекторного двигателя, электрическое питание подаётся и на ротор и на статор двигателя (если в нём используются электромагниты).

Разница состоит в том, как организованы эти подключения.

Тут принято различать:

Параллельное возбуждение.
Последовательное возбуждение.
Параллельно-последовательное возбуждение.

Обобщенная схема регулятора

Примером регулятора, который осуществляет принцип управления мотором без потерь мощности, можно рассмотреть тиристорный преобразователь. Это пропорционально-интегральные схемы с обратной связью, которые обеспечивают жесткое регулирование характеристик, начиная от разгона-торможения и заканчивая реверсом. Самым эффективным является импульсно-фазовое управление: частота следования импульсов отпирания синхронизируется с частотой сети. Это позволяет сохранять момент без роста потерь в реактивной составляющей. Обобщенную схему можно представить несколькими блоками:

силовой управляемый выпрямитель;
блок управления выпрямителем или схема импульсно-фазового регулирования;
обратная связь по тахогенератору;
блок регулирования тока в обмотках двигателя.

Перед тем как углубляться в более точное устройство и принцип регулирования, необходимо определиться с типом коллекторного двигателя. От этого будет зависеть схема управления его рабочими характеристиками.

Регулировка

Теперь расскажем о том, как можно регулировать обороты коллекторных двигателей. В связи с тем, что скорость вращения мотора просто зависит от величины подаваемого напряжения, то любые средства регулировки, которые способны выполнять эту функцию для этого вполне пригодны.
Перечислим несколько такого рода вариантов для примера:

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).
Заводские платы регулировки, используемые в бытовых приборах (можно использовать в частности те, которые применяются в миксерах или в пылесосах).
Кнопки, используемые в конструкции электроинструментах.
Бытовые регуляторы освещения с плавным действием.

Однако, все вышеперечисленные способы имеют очень важный изъян. Вместе с уменьшением оборотов, одновременно уменьшается и мощность работы мотора. В некоторых случаях, его можно остановить даже просто рукой. В некоторых случаях, это может быть приемлемо, но большей частью, это является серьёзным препятствием.

Хорошим вариантом является выполнение регулировки оборотов посредством использования тахогенератора. Его обычно устанавливают на заводе. При отклонениях в скорости вращения мотора, через симисторы в мотор передаётся уже откорректированное электропитание, соответствующее требуемой скорости вращения. Если в эту схему встроить регулировку вращения мотора, то потери мощности здесь происходить не будет.

Как это выглядит конструктивно? Наиболее распространены реостатная регулировка вращения, и сделанная на основе использования полупроводников.

В первом случае, речь идёт о переменном сопротивлении с механической регулировкой. Она последовательно подключается к коллекторному электродвигателю. Недостатком является дополнительное выделение тепла и дополнительная трата ресурса аккумулятора. При таком способе регулировк, происходит потеря мощности вращения мотора. Является дешёвым решением. Не применяется для достаточно мощных моторов по упомянутым причинам.

Во втором случае, при использовании полупроводников, происходит управление мотором путём подачи определённых импульсов. Схема может менять длительность таких импульсов, что в свою очередь, меняет скорость вращения без потери мощности.

Регулятор оборотов электродвигателя 220в

Его можно изготовить совершенно самостоятельно, но для этого нужно будет изучить все возможные технические особенности прибора. По конструкции можно выделить сразу несколько разновидностей главных деталей. А именно:

Сам электродвигатель.
Микроконтроллерная система управления блока преобразования.
Привод и механические детали, которые связаны с работой системы.

Перед самым началом запуска устройства, после подачи определённого напряжения на обмотки, начинается процесс вращения двигателя с максимальным показателем мощности. Именно такая особенность и будет отличать асинхронные устройства от остальных видов. Ко всему прочему происходит прибавление нагрузки от механизмов, которые приводят прибор в движение. В конечном счёте на начальном этапе работы устройства мощность, а также потребляемый ток лишь возрастают до максимальной отметки.

В это время происходит процесс выделения наибольшего количества тепла. Происходит перегрев в обмотках, а также в проводах. Использование частичного преобразования поможет не допустить этого. Если произвести установку плавного пуска, то до максимальной отметки скорости (которая также может регулироваться оборудованием и может быть не 1500 оборотов за минуту, а всего лишь 1000) двигатель начнёт разгоняться не в первый момент работы, а на протяжении последующих 10 секунд (при этом на каждую секунду устройство будет прибавлять по 100−150 оборотов). В это время процесс нагрузки на все механизмы и провода начинает уменьшаться в несколько раз.

Как сделать регулятор своими руками

Можно совершенно самостоятельно создать регулятор оборотов электродвигателя около 12 В. Для этого стоит использовать переключатель сразу нескольких положений, а также специальный проволочный резистор. При помощи последнего происходит изменение уровня напряжения питания (а вместе с этим и показателя частоты вращения). Такие же системы можно применять и для совершения асинхронных движений, но они будут менее эффективными.

Ещё много лет назад широко использовались механические регуляторы — они были построены на основе шестеренчатых приводов или же их вариаторов. Но такие устройства считались не очень надёжными. Электронные средства показывали себя в несколько раз лучше, так как они были не такими большими и позволяли совершать настройку более тонкого привода.

Для того чтобы создать регулятор вращения электродвигателя, стоит использовать сразу несколько устройств, которые можно либо купить в любом строительном магазине, либо снять со старых инвенторных устройств. Чтобы совершить процесс регулировки, стоит включить специальную схему переменного резистора. С его помощью происходит процесс изменения амплитуды входящего на резистор сигнала.

Внедрение системы управления

Чтобы значительно улучшить характеристику даже самого простого оборудования, стоит в схему регулятора оборотов двигателя подключить микроконтроллерное управление. Для этого стоит выбрать тот процессор, в котором есть подходящее количество входов и выходов соответственно: для совершения подключения датчиков, кнопок, а также специальных электронных ключей.

Для осуществления экспериментов стоит использовать особенный микроконтроллер AtMega 128 — это наиболее простой в применении и широко используемый контроллер. В свободном использовании можно найти большое число схем с его применением. Чтобы устройство совершало правильную работу, в него стоит записать определённый алгоритм действий — отклики на определённые движения. К примеру, при достижении температуры в 60 градусов Цельсия (замер будет отмечаться на графике самого устройства), должно произойти автоматическое отключение работы устройства.

Как изготовить своими руками?

Существуют различные варианты схем регулировки. Приведём один из них более подробно.

Вот схема его работы:

Первоначально, это устройство было разработана для регулировки коллекторного двигателя на электротранспорте. Речь шла о таком, где напряжение питания составляет 24 В, но эта конструкция применима и для других двигателей.

Слабым местом схемы, которое было определено при испытаниях её работы, является плохая пригодность при очень больших значениях силы тока. Это связано с некоторым замедлением работы транзисторных элементов схемы.

Рекомендуется, чтобы ток составлял не более 70 А. В этой схеме нет защиты по току и по температуре, поэтому рекомендуется встроить амперметр и контролировать силу тока визуально. Частота коммутации составит 5 кГц, она определяется конденсатором C2 ёмкостью 20 нф.

При изменении силы тока, эта частота может изменяться между 3 кГц и 5 кГц. Переменный резистор R2 служит для регулировки тока. При использовании электродвигателя в бытовых условиях, рекомендуется использовать регулятор стандартного типа.

При этом, рекомендуется подобрать величину R1 таким образом, чтобы правильно настроить работу регулятора. С выхода микросхемы, управляющий импульс поступает на двухтактный усилитель на транзисторах КТ815 и КТ816, далее идёт уже на транзисторы.

Печатная плата имеет размер 50 на 50 мм и изготавливается из одностороннего стеклотекстолита:

На этой схеме дополнительно указаны 2 резистора по 45 ом. Это сделано для возможного подключения обычного компьютерного вентилятора для охлаждения прибора. При использовании в качестве нагрузки электродвигателя, необходимо схему заблокировать блокирующим (демпферным) диодом, который по своим характеристикам соответствует удвоенному значению тока нагрузки и удвоенному значению питающего напряжения.

Работа устройства при отсутствии такого диода может привести к поломке вследствие возможного перегрева. При этом, диод нужно будет поместить на теплоотвод. Для этого, можно воспользоваться металлической пластиной, которая имеет площадь 30 см2.

Регулирующие ключи работают так, что потери мощности на них достаточно малы. В оригинальной схеме, был использован стандартный компьютерный вентилятор. Для его подключения использовалось ограничительное сопротивление 100 Ом и напряжение питания 24 В.

Собранное устройство выглядит следующим образом:

При изготовлении силового блока (на нижнем рисунке), провода должны быть присоединены таким образом, чтобы было минимум изгибов тех проводников по которым проходят большие токи.Мы видим, что изготовление такого прибора требует определённых профессиональных знаний и навыков. Возможно, в некоторых случаях имеет смысл воспользоваться покупным устройством.

Особенности регулирования скорости

Важно знать, что каждый двигатель при вращении потребляет не только активную, но и реактивную мощность. При этом уровень реактивной мощности будет больше, что связано с характером нагрузки. В данном случае задачей конструирования устройств регулирования скорости вращения коллекторных двигателей является уменьшение разницы между активной и реактивной мощностями. Поэтому подобные преобразователи будут довольно сложными, и самостоятельно их изготовить непросто.

Своими руками можно сконструировать лишь некоторое подобие регулятора, но говорить о сохранении мощности не стоит. Что такое мощность? С точки зрения электрических показателей, это произведение потребляемого тока, умноженное на напряжение. Результат даст некое значение, которое включает активную и реактивную составляющие. Для выделения только активной, то есть сведения потерь к нулю, необходимо изменить характер нагрузки на активную. Такими характеристиками обладают только полупроводниковые резисторы.

Критерии выбора и соимость

Для того, чтобы правильно выбрать наиболее подходящий тип регулятора, нужно хорошо представлять себе, какие есть разновидности таких устройств:

Различные типы управления. Может быть векторная или скалярная система управления. Первые применяются чаще, а вторые считаются более надёжными.
Мощность регулятора должна соответствовать максимально возможной мощности мотора.
По напряжению удобно выбирать устройство, имеющее наиболее универсальные свойства.
Характеристики по частоте. Регулятор, который вам подходит, должен соответствовать наиболее высокой частоте, которую использует мотор.
Другие характеристики. Здесь речь идёт о величине гарантийного срока, размерах и других характеристиках.

В зависимости от назначения и потребительских свойств, цены на регуляторы могут существенно различаться.

Большей частью они находятся в диапазоне примерно от 3,5 тысяч рублей до 9 тысяч:

В стиральных машинах чаще всего из строя выходит автоматика, на втором месте подшипники и резинотехнические изделия. Двигатель – самый надежный узел, его используются при изготовлении различных домашних станков. Но для этого надо уметь изменять направление вращения и регулировать скорость.

Что требуется

Тумблер с двумя группами контактов 220 В 15 А, приобрести его можно на Али Экспресс.
Регулятор оборотов 400 Вт 220 В 50 Гц, также берите на Али Экспресс.
Электродвигатель от автоматической стиральной машинки, подойдет почти любой марки.
Отрезки проводов различного цвета, желательно синего (ноль) и коричневого (фаза).
Потребуется изолента, для установки мощного радиатора купите новый и тюбик теплопроводящей пасты.
Для проверки схемы соединения рекомендуется пользоваться обыкновенным тестером или хотя бы индикатором.

Подключение двигателя

Внимательно осмотрите клеммники снятого двигателя. На нем есть шесть выводов: два контакта идут к датчику оборотов (таходатчику) и по два контакта с обмоток ротора и статора.

Все однофазные двигатели такого типа подключаются одинаково. Выход обмотки статора надо присоединить к входу обмотки ротора. Оставшиеся два конца присоединяются к нулю и фазе. Нет разницы, какая именно обмотка будет первой, а какая второй.

Определите выходы обмоток на разъеме. Пользоваться надо тестером, один контакт постоянно держите на клемме, а второй по очереди прикладывайте к остальным. Если прибор показал короткое замыкание, то две клеммы присоединены к одной обмотке.
В нашем случае к одной обмотке подключен нижний и второй сверху контакты, а ко второй клемма над нижним и третья сверху. Соответственно, нам надо перемычкой соединить второй и третий верхние контакты. Сделайте перемычку и выполните соединение. Для гарантии опять прозвоните, теперь у вас короткое должно показывать между двумя оставшимися клеммами.

Подключение реверса

Как выше упоминалось, для изменения направления вращения необходимо поменять местами подключения одной из обмоток между собой.

И двигатель начнется вращаться в другую сторону. Проверьте правильность соединения, поменяйте местами провода на клеммнике согласно описанной схеме, включите напряжение. Направление вращения двигателя должно измениться на противоположное.

Контакт, на который подавалась фаза, надо соединить со входом второй обмотки. Напряжение попадает на освободившуюся клемму, положение ноля не меняется. Изменение порядка подключения можно делать щелчками тумблера.

Переверните тумблер вверх ногами, на днище есть обозначения каждого выхода и схема их соединения в левом и правом положении переключателя.
Для облегчения понимания нарисуйте элементарную схему соединения: две обмотки и два контакта переключателя. Средние контакты по очереди присоединяются/отсоединяются к двум боковым. Подключение элементарное.

Одну обмотку соедините с крайним нижним контактом и свяжите ее перемычкой с крайним верхним. Вторую обмотку подключите к средней клемме, пусть таким образом в нашем примере будет присоединена обмотка статора.

Теперь сталось подключить ротор. Один контакт тумблера должен подключаться к выходу обмотки ротора, а второй напрямую к нулевому проводу питания.
Если все понятно, то приступайте к соединению. Сделайте по диагоналям перемычки между крайними клеммами. Один средний вывод тумблера подключается к нулю, а второй ко второй обмотке.
Присоедините все провода и еще раз проверьте правильность схемы. Средние контакты: один к нулю питания, другой к обмотке статора. Второй конец этой обмотки подключается сразу к фазе питания (коричневый провод).
Контакты по диагоналям должны иметь перемычки, провода от них идут на вторую обмотку (ротора). Перед включением обязательно проверьте тестером изменения короткого замыкания при переключении тумблера.

Тщательно заизолируйте контакты, проверьте функциональность двигателя. При переключении направление вращения должно меняться. Категорически запрещается менять направление движения до полной остановки ротора.

Регулятора оборотов, моя доработка

Если вы покупали недорогую китайскую продукцию, то надо обязательно сделать ревизию устройства. Достаньте из корпуса начинку и обратите внимание на симистор. В лучшем случае на нем очень маленький радиатор, не могущий эффективно отводить тепло. В худшем случае вообще ничего нет.

На новом радиаторе нарежьте резьбу М3, отрегулируйте его длину по размерам корпуса. Намажьте поверхность симистора термопастой и закрепите подготовленный радиатор. Соберите регулятор.

Подключите регулятора

Осмотрите устройство. Сзади на корпусе есть планка с разъемами и штекер с клеммами. Каждый контакт подписан.

Найдите на входе ноль, фазу и землю (если у вас в доме есть заземление). К ним подключается питание, в нашем случае ноль и фаза (земли нет).
Теперь следует найти выход ноля и фазы с регулятора. На крышке должна быть подробная схема с указанием назначения каждого выходного провода и его цвета.
На купленном регуляторе желтый – земля, два синих – на датчик тахометра, красный – фаза. Белый и зеленый взаимозаменяемые, но для этого надо менять положение перемычки. В нашем случае задействован зеленый. Определяется соединение прозванием выводов тестером.
Подключите синие провода к таходатчику на клеммнике двигателя. На примере к средней клемме тумблера присоединен ноль (зеленый), а к свободному контакту обмотки фаза (коричневый). Желтые провода на клеммнике присоединены к тахометру. Подайте напряжение на регулятор скорости и проверьте работу двигателя на всех режимах и скоростях.

На корпусе устройства есть специальное отверстие для регулировки режимов вращения переменным резистором. С его помощью меняется шаг изменения оборотов, вращение ротора будет начинаться не рывком, а почти с нуля. Выставьте нужные режимы.

Заключение

Любые электромонтажные работы следует делать в строгом соответствии с ПУЭ. Если вы не можете расшифровать эти три буквы без помощи интернета, то не стоит рисковать своим здоровьем.

Смотрите видео