Taxivsamare.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Регулятор оборотов трехфазного двигателя. Регулятор оборотов для 3 фазного асинхронного двигателя

Регулятор оборотов трехфазного двигателя. Регулятор оборотов для 3 фазного асинхронного двигателя

Рассказать в: Как то, на работе, мне понадобилось регулировать обороты 3-х фазного двигателя почти от нуля, до полной скорости. Я взял за основу схему регулятора освещенности, Китайского производства, на симисторе. Симисторы применил КУ 208Г, а динисторы китайские(марку не удалось узнать, но подошли идеально). Пробовал динисторы КН 102, но у меня были только КН 102А, а они регулировали мощность не с нуля, поэтому, если кто будет повторять схему, надо будет пробовать разные динисторы, с разным напряжением пробоя. Основная сложность состоит в изготовлении строенного переменного резистора, т.к. необходимо, чтобы все 3 симистора открывались одновременно. Тут возможны любые варианты. Я, например, брал 2 переменных резистора от регулятора громкости от стерео-магнитолы и собирал из них один строенный. Настройка очень проста (деталей-то мало!), и поэтому описывать ее не буду. Если кто не захочет много паять и экспериментировать с подбором деталей — могу посоветовать использовать любые, магазинные светорегуляторы. Надо будет только заменить в них симисторы, в зависимости от используемого вами двигателя, и сделать строенный резистор. Симисторы, естественно, надо ставить на радиаторы. Кстати, в магазинных светорегуляторах стоят дросселя и емкости фильтра помех. Их убирать не надо. Я в свою самоделку фильтр не ставил, т.к. на производстве это не очень то и надо! Регулятор оборотов трехфазного двигателя.Рис.1. Принципиальная схема регулятора оборотов трехфазного двигателя. Регулятор оборотов трехфазного двигателя.Рис.2. Печатная плата регулятора оборотов трехфазного двигателя. Динисторы КН 102 необходимо подбирать для получения плавной регулировки оборотов.

* Необходимо, также, центр ‘звезды’ двигателя, для правильной работы регулятора, соединить с нулем 3-х фазной сети.

Регулировка оборотов схема принципиальная

Тиристоры часто используются в устройствах плавного регулирования мощности таких активных нагрузок, как нагревательные элементы (для управления температурой нагревателя); коллекторные двигатели (для изменения скорости вращения); лампы накаливания (для изменения яркости свечения и цветовой температуры, а также для плавного включения с целью увеличения срока службы). Несмотря на присущие тиристорным регуляторам недостатки (несинусоидальность выходного напряжения; высокий уровень помех), они имеют простое устройство и низкую стоимость. Лучшие показатели могут быть получены в устройствах регулировки с ШИМ с ключами на транзисторах. Но для работы с сопоставимыми по мощности нагрузками, потребуется несопоставимо более сложная схема, содержащая ключевой транзистор, цена которого на данный момент в несколько раз превышает цену тиристора, способного управлять аналогичной нагрузкой.

Принцип действия регулятора мощности

Структурная схема тиристорного регулятора мощности.

Рис. %img:i1

Основная идея тиристорного управления мощностью в цепи переменного тока состоит в том, что в каждом периоде питающего переменного тока, тиристор находится в открытом (проводящем) состоянии только часть времени. Ток через нагрузку течёт только при открытом тиристоре и, средняя за период мощность оказывается тем меньше, чем меньшую часть периода тиристор открыт. Открывается тиристор импульсом на управляющем электроде, который подаётся с задержкой относительно начала периода (за начало периода принимаем начало положительной полуволны питающего напряжения). Величина задержки как раз определяет, какую часть периода тиристор будет находиться в открытом состоянии, а значит и среднюю мощность нагрузки. Большинство используемых типов тиристоров являются незапираемыми, т.е. с помощью управляющего вывода их можно только открыть; в закрытое состояние они переходят при приложении обратного напряжения между анодом и катодом или уменьшении прямого тока ниже определённого уровня. Это может произойти, например, при переходе питающего напряжения через нулевое значение. То есть, в данном случае, закрывается тиристор сам, в конце полупериода. На протяжении тех полупериодов, когда тиристор смещён в обратном направлении, он всё время находится в закрытом состоянии (предполагается использование триодного тиристора, не проводящего в обратном направлении — это наиболее распространённый тип тиристоров).

Диаграммы работы тиристорного регулятора мощности.

Рис. %img:i2

На рис. %img:i2 изображены временные диаграммы, поясняющие процессы в тиристорном регуляторе мощности. Зелёным пунктиром показан график питающего напряжения; красной линией — график напряжения на нагрузке. Ниже (в другом масштабе напряжений) показана форма управляющего сигнала, в данном случае он имеет вид коротких прямоугольных импульсов. При коммутации тока с промышленной частотой, можно пренебречь инерционностью тиристора и считать, что включение происходит по нарастающему фронту управляющего сигнала; импульсы самого управляющего сигнала могут быть достаточно короткими, в качестве нижней границы их длительности можно принять время включения тиристора.

В структурной схеме на рис. %img:i1, тиристор образует управляемый однополупериодный выпрямитель. В результате, через нагрузку течёт выпрямленный (пульсирующий) ток, а максимальная мощность на нагрузке не может превышать половину от мощности при непосредственном включении нагрузки в сеть. Если это не то, что нам требуется, следует выбрать другую схему. Возможные варианты: дополнить схему мостовым выпрямителем, превращающим ключ с односторонней проводимостью в ключ с двусторонней проводимостью (рис. %img:i3); использовать два встречно включённых тиристора, каждый с собственной схемой управления (рис. %img:i4); использовать специально предназначенные для подобных случаев триаки (они же симисторы), рис %img:i5.

(Мост + тиристор) как ключ с двусторонней проводимостью.

Рис. %img:i3

Два встречно включенных тиристора как ключ с двусторонней проводимостью.

Рис. %img:i4

Структурная схема симисторного регулятора мощности.

Рис. %img:i5

Диаграммы работы симисторного регулятора мощности.

Рис. %img:i6

Вариант на рис. %img:i5 с симистором является оптимальным для большинства случаев. Ток через нагрузку получается несинусоидальным, но не содержит значительной постоянной составляющей; мощность может регулироваться от 0 до значения, практически равного мощности при непосредственном подключении нагрузки к сети; схема содержит минимум деталей. Зачастую в подобных схемах симистор используется совместно с маломощной симисторной оптопарой (рис. %img:i7), которая обеспечивает гальваническую развязку цепей управления от сети, попутно решает все вопросы с полярностью импульсов на управляющем выводе симистора и обеспечивает дополнительное усиление управляющего сигнала.

Читать еще:  Требуется ли регулировка развала при замене шаровой

Управление симистором через оптосимистор.

Рис. %img:i7

Здесь резистор R1 ограничивает ток через управляющий вывод симистора TRIAC; R2 обеспечивает нулевое напряжение на управляющем выводе при закрытой оптопаре IC1.

Пример схемы 1 (регулятор мощности пылесоса LG)

В качестве примера реальной схемы (рис. %img:i8) приведём схему регулятора мощности в пылесосе LG TurboX 1600W; 400W Suction Power; V-C4566HTU. В целом, это достаточно хорошая схема, обеспечивает плавное регулирование мощности в достаточно широких пределах; максимально допустимая мощность нагрузки составляет около 1.5 кВт; схема проста и надёжна. В отличие от схемы, приведённой в следующем примере, может использоваться как образец для собственных разработок.

Схема регулятора мощности в пылесосе LG TurboX 1600W; 400W Suction Power; V-C4566HTU.

Рис. %img:i8

На выводы ACW печатной платы подаётся напряжение сети; к выводам MOTOR подключается коллекторный электродвигатель пылесоса. Роль основного силового элемента в схеме играет симистор TRIAC. Демпферная цепь R1, C1 ограничивает скорость нарастания и величину выбросов напряжения на симисторе и тем самым защищает его от ложных включений. Необходимость демпферной цепи обусловлена тем, что электродвигатель как нагрузка может иметь реактивную (индуктивную) составляющую, на которой происходят выбросы напряжения в моменты коммутации — и внешней, и внутренней, связанной с работой щёточно-коллекторного узла. Управляется симистор через оптосимистор IC1. Схема управления питается через понижающий трансформатор с выходным переменным напряжением 12 В. Таким образом, схема управления имеет гальваническую развязку от сети, что обеспечивает безопасность пользователя при регулировке мощности пылесоса с помощью переменного резистора, встроенного в рукоятку шланга.

Схема управления работает следующим образом. На выходе мостового выпрямителя DB1, подключённого к вторичной обмотке трансформатора, формируется пульсирующее напряжение (сглаживающий фильтр отсутствует). Делитель R6, R7 и диод D5 обеспечивают смещение на базе транзистора Q2; эмиттер транзистора подключён к конденсатору C5, входящему в состав RC-цепи (R9, переменный резистор регулировки оборотов, C5). С помощью переменного резистора регулировки оборотов можно изменять постоянную времени данной RC-цепи: чем больше сопротивление переменного резистора, тем медленнее будет заряжаться конденсатор. В начале каждой полуволны питающего напряжения конденсатор C5 разряжен, транзисторы Q1, Q2 закрыты. Во время каждой полуволны напряжения происходит заряд конденсатора и в тот момент, когда напряжение на конденсаторе C5 превысит напряжение смещения на базе Q2, транзистор Q2 откроется, его коллекторный ток откроет транзистор Q1, который через оптопару включит симистор. При этом ток через светодиод оптопары IC1 вызовет падение напряжения на резисторе R8, в результате чего упадёт напряжение смещения на базе транзистора Q1, а его коллекторный ток ещё более увеличится, увеличивая и коллекторный ток транзистора Q1. То есть, Q1 и Q2 образуют схему с положительной обратной связью, которая после срабатывания, "защёлкивается": Q1 переходит в состояние насыщения, напряжение на базе Q2 становится практически равным 0. Конденсатор достаточно быстро разряжается через резистор малого сопротивления R10, после чего транзисторы Q2 и Q1 закрываются. Напряжение смещения на базе Q2 восстанавливается, конденсатор C5 снова начинает заряжаться. Таким образом, схема формирует импульс запуска симистора IC1 (который открывает симистор TRIAC), причём временем запаздывания момента формирования импульса относительно начала полупериода мы можем управлять (изменяя сопротивление переменного резистора).

Кстати, до конца полупериода схема успевает сформировать ещё несколько импульсов запуска, но они уже ни на что не влияют: открытые первым импульсом симисторы остаются открытыми до конца полупериода. В следующем полупериоде все процессы повторяются.

Для управления регулятором мощности используется переменный резистор, а точнее приведённая на рис. %img:i9 схема, построенная на основе сдвоенного переменного резистора.

Управление регулятором мощности.

Рис. %img:i9

Немного о резисторах R12, R12-1, назначение которых, с первого взгляда, может показаться неочевидным. Ведь судя по схеме, они не входят в состав какого-либо контура, следовательно, ток через них не течёт, а значит, их можно было бы исключить. Кроме того, они создают гальваническую связь между низковольтной частью схемы и сетью, которые так тщательно развязывались с помощью оптопары и трансформатора. На самом деле резисторы необходимы и служат именно для искусственного введения гальванической связи между электрически изолированными частями схемы. При работе пылесоса, связанной с формированием интенсивных потоков воздуха, содержащих множество пылевых частиц, может происходить накопление значительных зарядов статического электричества на отдельных узлах агрегата. В частности, это могло бы происходить на всей схеме управления в целом, особенно с учётом того, что провод от схемы управления до переменного резистора для регулировки оборотов проложен внутри всасывающего шланга пылесоса. По мере накопления заряда возможен пробой трансформатора или оптопары и выход схемы из строя. Резисторы R12, R12-1 препятствуют такому накоплению заряда, а ввиду их высокого сопротивления, возможный ток утечки из сети на землю оказывается достаточно малым, чтобы устройство осталось безопасным для пользователя.

Пример схемы 2 (регулятор мощности дрели)

На следующем рисунке приведена схема регулятора оборотов дрели. Здесь уже используется тиристор, электродвигатель питается выпрямленным током. Схема предельно упрощена, отсутствует гальваническая развязка между сетью и элементами управления; сама схема формирования управляющих импульсов для тиристора построена полностью на пассивных элементах и довольно примитивна. В результате характеристики схемы оказываются весьма посредственными (регулировка не плавная, скорее грубая, скорость вращения нестабильна). Кроме того, дрель является достаточно мощным потребителем и использование однополупериодного выпрямителя, который имеет постоянную составляющую потребляемого от сети тока, нельзя признать удачным решением. Эту схему следует рассматривать не как образец для подражания, а как подтверждение того, что схема управления тиристором/симистором может быть крайне простой.

Читать еще:  Регулировка дроссельной заслонки на дэу эсперо

Схема електрическая принципиальная дрели ДРЭ-2 (производства завода Диффузион).

Рис. %img:i10

Детали

Резисторы R2 и R3 могут быть любого типа (регулировочная характеристика А), но лучше использовать повышенной надежности, ведь крутить их приходится часто. Автор использовал ПП2-12, ППБ-2А, ППБ-3. Резисторы R1 и R8 типа МЛТ-2, R7 — МЛТ-0,125.

Резисторы R9, R10 могут быть любого типа и исполнения, важно, чтобы они выдерживали режим максимальной мощности электроинструмента: Р=I2R, где I — максимальный ток, потребляемый дрелью, а R — сопротивление параллельной пары R9, R10. Стабильность их сопротивления гарантирует и стабильность числа оборотов РЧВ.

Автор использовал как ПЭВ-7,5 (2 шт. по 9,1 Ом для дрели мощностью 350 Вт), так и С5-35, С5-36, С5-37 и др. Хорошо себя зарекомендовали и самодельные резисторы, изготовленные из кусков нихромового провода, намотанные на негодном резисторе ПЭВ.

При эксплуатации дрели удобно, когда в схеме установлены два переменных резистора R2 (1,5 кОм) и R3 (6,8 кОм). Неизвестный фабричным РЧВ режим стабилизации оборотов таит в себе скрытые возможности его применения (например, точная установка требуемого числа оборотов на валу двигателя при увеличении механической нагрузки).

Плата (рис.2) рассчитана на установку подстроечных резисторов типа СП3-1б или СП3-27а, б, конденсаторов типа МБМ (С1, С3), К50-16 (С2), К73-17 на напряжение 63 В (С4).

Печатная плата для схемы регулировки частоты вращения двигателя электродрели 220В

Рис. 2. Печатная плата для схемы регулировки частоты вращения двигателя электродрели 220В.

Диоды VD1-VD4, VD6 можно заменить другими выпрямительными, например КД105 (с любым буквенным индексом), КД102, КД104 (с обратным напряжением более 100 В). Хорошо подходят импортные малогабаритные 1N4004-1N4007.

В данной схеме транзистор КТ117 своим биполярным вариантом (КТ315+КТ361, КТ3102+КТ3107) не заменялся, поэтому рекомендаций в этом плане автор не дает.

У многих возникали вопросы из-за неверной цоколевки КТ117, которая приведена в схемах телевизора 3-4УСЦТ, поэтому на рис.1 приведена правильная цоколевка. Транзистор VT2 можно заменить любым биполярным структуры n-p-n кремниевым с икэ.макс>15 В и h21 >50.

Импульсный трансформатор намотан на ферритовом кольце М2000НМ1 типоразмера К20х10х5. Наматывать его двойным проводом стоит только в том случае, если используется провод с двойной изоляцией, например, ПЭЛШО 00,25. 0,3 мм. Для обычного эмальпровода (ПЭЛ, ПЭВ и др.) лучше, если обмотки хорошо изолированы между собой.

Сначала наматывают одну обмотку, затем прокладывают несколько слоев лакоткани, и только тогда — вторую обмотку. Обе обмотки содержат по 100 витков. О расчете тороидальных катушек на ферритовых сердечниках рассказано в [5].

Способы подключения регулятора внутрь корпуса болгарки

Блок регулятора числа оборотов

В хватовой части (задней ручке) болгарки для установки регулятора с такими габаритами места более чем достаточно. У маломощных УШМ свободное место находится обычно ближе к его концу, а у более мощных — между ручкой и двигателем или в самой ручке (см. фото ниже). Особых навыков для установки такого регулятора не требуется, т. к. его просто нужно включить в разрыв цепи питания электродвигателя болгарки.

Подключение регулятора

В видеоролике ниже показана реанимация старой болгарки с оснащением ее регулятором скорости вращения. Интересно кнопочное управление числом оборотов с запоминанием значения после выключения напряжения питания.

1 . При включении питания устанавливается последняя выбранная мощность. Светодиод LED_0 индицирует готовность устройства к работе. Светодиоды LED_1 — LED_10 отображают заданную мощность вентилятора.

2 . Изменение мощности при помощи кнопок PLUS/MINUS.

3 . Установка скорости изменения мощности.
3.1. Нажать одновременно на кнопки PLUS и MINUS.
3.2. Начнет мигать светодиод LED_0. Количество включенных светодиодов мощности соответствует выбранной скорости.
3.3. Кнопками PLUS/MINUS изменить скорость.
3.4. Для выхода из режима повторно нажать одновременно на кнопки PLUS и MINUS. Светодиод LED_0 прекратит мигать.

Примечание: индикация обратная. Чем больше включенных светодиодов, тем ниже скорость изменения мощности. Скорость изменения мощности можно записать при прошивке МК в ячейку EEPROM с адресом 0x00. Число должно быть не более 10 (или 0x0A в hex-формате). Если число больше, тогда берется значение по умолчанию 5.

3 сек от последнего нажатия на кнопки новые настройки запишутся в энергонезависимую память.

Ученые предложили делать элементы микросхем размером в одну молекулу Современная кремниевая электроника практически дошла до предела миниатюризации. Использование органики потенциально позволяет создавать элементы микросхем размером в одну молекулу. Ученые НИЯУ МИФИ ведут активные исследования в этой области. Недавно они смоделировали изменения возбужденного состояния молекулы органического полупроводника. Результаты работы опубликованы в «Journal of Physical Chemistry». Органическая электроника считается перспективной по двум причинам. Во-первых, сырье для органического синтеза вполне доступно. Во-вторых, использование органических материалов позволяет делать элементы микросхем размером в одну молекулу, что сближает их с внутриклеточными структурами живых объектов. Направленный дизайн органических молекул и функциональных материалов для органической электроники – перспективное научное направление. Ученые обобщают существующий мировой опыт и занимаются предсказательным моделированием. «Наша группа занимается предсказательным моделированием свойств материалов для органической электроники, конкретно – для органических светодиодов (OLED). При работе OLED с катода подаются электроны, с анода – дырки, где-то посередине устройства они встречаются и рекомбинируют, при этом излучается свет. Состояние, когда электрон и дырка находятся рядом, но не рекомбинируют, может жить достаточно долго – его называют экситоном, чаще всего этот экситон локализован в пределах одной молекулы», – рассказала один из авторов исследования, ассистент кафедры физики конденсированных сред Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» и научный сотрудник Центра фотохимии РАН Александра Фрейдзон. По ее словам, с помощью переноса экситона на соседние молекулы удобно управлять цветом и эффективностью свечения OLEDов: между слоями n- и p-типов органических полупроводников помещают излучающий слой (обычно тоже полупроводник), где электроны с дырками встречаются, рекомбинируют и не «разлучаются». «Мы изучили поведение экситона в молекуле типичного дырочного полупроводника, также используемого в качестве матрицы излучающего слоя. Выяснилось, что экситон локализуется не на всей молекуле, а на отдельных ее частях, и может мигрировать по молекуле. В частности, мигрировать под действием небольших возмущений – таких, как присутствие другой молекулы (например, допанта-излучателя) «, – сообщила Александра Фрейдзон. Исследователи прояснили механизм и оценили время миграции экситона из одного конца молекулы в другой. «Оказалось, что по одному из путей миграция происходит очень быстро, в пикосекундном масштабе – и помогают ей в этом вполне определенные внутримолекулярные колебания», – добавила сотрудник НИЯУ МИФИ. Как считают авторы, теперь можно оценить, как на этот процесс влияет присутствие соседних молекул, и предложить модификации структуры исходной молекулы, чтобы сделать процесс переноса энергии возбуждения на молекулу излучателя максимально эффективным. В этом и состоит процесс виртуального проектирования функциональных материалов: ученые выделяют ключевую функцию материала и строят модель процесса, лежащего в основе этой функции, чтобы определить основные факторы, влияющие на эффективность процесса, и предложить новые модификации материала. Ученые отмечают, что сейчас находятся на первой стадии понимания процесса миграции экситона в органических полупроводниках. Уже скоро они смогут давать рекомендации по модификации молекул, используемых в матрицах излучающих слоев OLED. Подробнее.

Читать еще:  Таймер времени для регулировки времени включения и выключения

Симисторный регулятор мощности

Простой регулятор мощности до 100Вт можно сделать всего из нескольких деталей. Его можно приспособить для регулирования температуры жала паяльника, яркости настольной лампы, скорости вентилятора и т.п. Регулятор на тиристоре получается по размерам сильно большой и конструктивно имеет недочеты и большую схему. Регулятор мощности на импортном малогабаритном симисторе mac97a (600В; 0,6А) можно коммутировать и более мощные нагрузки, простая схема, плавная регулировка, маленькие габариты.

Если у тиристора есть анод и катод, то электроды у симистора так охарактеризовать нельзя, потому что каждый электрод является и анодом и катодом одновременно. В отличие от тиристора, который проводит ток только в одном направлении, симистор способен проводить ток в двух направлениях. Именно поэтому симистор прекрасно работает в сетях переменного тока.

Простой регулятор мощности для паяльника (лампы) на MAC97A

Как раз простой схемой, характеризующей принцип работы симистора служит наш электронный регулятор мощности.

Простой регулятор мощности для паяльника (лампы) на MAC97A

После подключения устройства к сети на один из электродов симистора подаётся переменное напряжение. На электрод, который является управляющим с диодного моста подаётся отрицательное управляющее напряжение. При превышении порога включения симистор откроется и ток пойдёт в нагрузку. В тот момент, когда напряжение на входе симистора поменяет полярность он закроется. Потом процесс повторяется.

Простой регулятор мощности для паяльника (лампы) на MAC97A

Чем больше уровень управляющего напряжения тем быстрее включится симистор и длительность импульса на нагрузке будет больше. При уменьшении управляющего напряжения длительность импульсов на нагрузке будет меньше. После симистора напряжение имеет пилообразную форму с регулируемой длительностью импульса.

В данном случае изменяя управляющее напряжение мы можем регулировать яркость электрической лампочки или температуру жала паяльника, а также скорость вентилятора.

Принципиальная схема регулятора на симисторе MAC97A6

Простой регулятор мощности для паяльника (лампы) на MAC97A

Описание работы регулятора мощности на симисторе

При каждой полуволне сетевого напряжения конденсатор С заряжается через цепочку сопротивлений R1, R2, когда напряжение на С становится равным напряжению открывания динистора VD1 происходит пробой и разрядка конденсатора через управляющий электрод VS1 .

Динистор DB3 является двунаправленным диодом (триггер-диод), который специально создан для управления симистором или тиристором. В основном своем состоянии динистор DB3 не проводит через себя ток (не считая незначительный ток утечки) до тех пор, пока к нему не будет приложено напряжение пробоя.

Симисторный регулятор мощности

В этот момент динистор переходит в режим лавинного пробоя и у него проявляется свойство отрицательного сопротивления. В результате этого на динисторе DB3 происходит падение напряжения в районе 5 вольт, и он начинает пропускать через себя ток, достаточный для открытия симистора или тиристора.

Симисторный регулятор мощностиСимисторный регулятор мощности

Диаграмма вольт-амперной характеристики (ВАХ) динистора DB3 изображена на рисунке:

Симисторный регулятор мощности

Поскольку данный вид полупроводника является симметричным динистором (оба его вывода являются анодами), то нет разницы, как его подключать.

Характеристики динистора DB3

Симисторный регулятор мощности

Кому нужно регулировать нагрузку более 100Вт, ниже представлена похожая схема более мощного регулятора на симисторе ВТ136-600.

Принципиальная схема регулятора на симисторе BT136-600

Симисторный регулятор мощности

Приведенная схема регулятора мощности на симисторе рассчитана на достаточно большой ток нагрузки.

Симисторный регулятор мощности

Если у Вас нет необходимых деталей и платы для сборки регулятора мощности на симисторе MAC97A6, Вы можете купить полный набор для его сборки в нашем магазине.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector