Regulator obrotów silnika kolektora

Przy stosowaniu silnika elektrycznego w narzędziach jednym z poważnych problemów jest regulacja prędkości ich obrotu. Jeśli prędkość nie jest wystarczająco duża, działanie narzędzia nie jest wystarczająco skuteczne.

Jeśli jest zbyt wysoki, prowadzi to nie tylko do znacznego marnowania energii elektrycznej, ale także do możliwego przepalenia się instrumentu. Jeśli prędkość obrotowa jest zbyt duża, wydajność narzędzia może również stać się mniej przewidywalna. Jak to naprawić? W tym celu zwyczajowo używa się specjalnego regulatora prędkości.

Silnik do elektronarzędzi i sprzętu AGD zwykle należy do jednego z 2 głównych typów:

1. Silniki kolektora.
2. Silniki asynchroniczne.

W przeszłości dominowała druga z tych kategorii. Obecnie około 85% silników stosowanych w elektronarzędziach, sprzęcie AGD czy kuchni to silniki komutatorowe. Tłumaczy się to tym, że mają większy stopień zwartości, są mocniejsze, a proces zarządzania nimi jest prostszy.

Działanie każdego silnika elektrycznego opiera się na bardzo prostej zasadzie: jeśli między biegunami magnesu, który może obracać się wokół własnej osi, zostanie umieszczona prostokątna rama, przez którą przepływa prąd stały, rama się obróci. Kierunek obrotu jest określany zgodnie z „zasadą prawej ręki”.

Ten wzór można wykorzystać do działania silnika kolektora.

Ważnym punktem tutaj jest podłączenie prądu do tej ramy. Ponieważ się obraca, stosuje się do tego specjalne styki ślizgowe. Po obróceniu się ramy o 180 stopni prąd przepływa przez te styki w przeciwnym kierunku. W ten sposób kierunek obrotu pozostaje taki sam. Jednocześnie płynny obrót nie będzie działał. Aby osiągnąć ten efekt, zwyczajowo stosuje się kilkadziesiąt klatek.

Urządzenie

Silnik kolektora zwykle składa się z wirnika (zwora), stojana, szczotek i tachogeneratora:

1. Wirnik Jest częścią obrotową, stojan jest magnesem zewnętrznym.
2. Pędzle wykonane z grafitu - jest to główna część styków ślizgowych, przez którą napięcie jest doprowadzane do obracającej się zwory.
3. Tachogenerator To urządzenie monitorujące charakterystykę rotacji. W przypadku naruszenia równomierności ruchu koryguje napięcie wchodzące do silnika, dzięki czemu działa płynniej.
4. Stojan może zawierać nie jeden magnes, ale np. 2 (2 pary biegunów). Ponadto zamiast magnesów statycznych można tu zastosować cewki elektromagnesów. Taki silnik może działać zarówno z prądem stałym, jak i przemiennym.

Łatwość regulacji prędkości silnika kolektora zależy od tego, że prędkość obrotowa zależy bezpośrednio od wielkości przyłożonego napięcia.

Ponadto ważną cechą jest to, że oś obrotu może być bezpośrednio połączona z obracającymi się narzędziami bez użycia mechanizmów pośrednich.

Jeśli mówimy o ich klasyfikacji, możemy mówić o:

1. Silniki szczotkowe prąd stały.
2. Silniki szczotkowe prąd przemienny.

W tym przypadku mówimy o tym, jakim prądem zasilane są silniki elektryczne.

Klasyfikacji można dokonać również zgodnie z zasadą wzbudzenia silnika. W kolektorowym urządzeniu silnikowym energia elektryczna jest dostarczana zarówno do wirnika, jak i stojana silnika (jeśli są w nim stosowane elektromagnesy).

Różnica polega na tym, jak te połączenia są zorganizowane.

Zwyczajowo rozróżnia się:

• Wzbudzenie równoległe.
• Konsekwentne pobudzenie.
• Wzbudzenie równolegle-sekwencyjne.

Dostosowanie

Porozmawiajmy teraz o tym, jak można regulować prędkość silników kolektorów. Ze względu na fakt, że prędkość obrotowa silnika zależy po prostu od wielkości dostarczanego napięcia, wszelkie środki regulacji, które są w stanie wykonać tę funkcję, są do tego odpowiednie.

Wymieńmy kilka z tych opcji, na przykład:

1. Autotransformator laboratoryjny (LATR).
2. Tablice regulacji fabrycznejstosowany w sprzęcie AGD (można stosować w szczególności te stosowane w mikserach czy odkurzaczach).
3. guzikistosowane w budowie elektronarzędzi.
4. Regulatory domowe oświetlenie o płynnym działaniu.

Wszystkie powyższe metody mają jednak bardzo istotną wadę. Wraz ze spadkiem prędkości spada również moc silnika. W niektórych przypadkach można go zatrzymać nawet za pomocą samej ręki. W niektórych przypadkach może to być akceptowalne, ale w większości jest to poważna przeszkoda.

Dobrą opcją jest wykonanie kontroli prędkości za pomocą tachogeneratora. Zwykle jest instalowany w fabryce. W przypadku odchyleń prędkości obrotowej silnika po triaki do silnika przekazywane jest już skorygowane zasilanie odpowiadające wymaganej prędkości obrotowej. Jeśli w ten obwód wbudowana jest kontrola obrotów silnika, nie będzie tutaj strat mocy.

Jak to wygląda konstruktywnie? Najpopularniejsza regulacja obrotów reostatu i wykonana w oparciu o wykorzystanie półprzewodników.

W pierwszym przypadku mówimy o zmiennym oporze z regulacją mechaniczną. Jest połączony szeregowo z silnikiem kolektora. Wadą jest dodatkowe wytwarzanie ciepła i dodatkowe marnowanie żywotności baterii. Przy tej metodzie regulacji następuje utrata mocy obrotowej silnika. To tanie rozwiązanie. Nie dotyczy silników o wystarczającej mocy z wymienionych powodów.

W drugim przypadku, przy zastosowaniu półprzewodników, sterowanie silnikiem odbywa się poprzez dostarczanie określonych impulsów. Obwód może zmieniać czas trwania takich impulsów, co z kolei zmienia prędkość obrotową bez utraty mocy.

Jak to zrobić samemu?

Istnieją różne opcje schematów regulacji. Podajmy jeden z nich bardziej szczegółowo.

Oto jak to działa:

Pierwotnie urządzenie to było przeznaczone do regulacji silnika komutatorowego w pojazdach elektrycznych. Chodziło o taki, w którym napięcie zasilania wynosi 24 V, ale ten projekt ma zastosowanie do innych silników.

Słabym punktem obwodu, który został określony podczas prób jego działania, jest słaba przydatność przy bardzo dużych wartościach natężenia. Wynika to z pewnego spowolnienia działania elementów tranzystorowych obwodu.

Zaleca się, aby prąd nie przekraczał 70 A. W obwodzie tym nie ma zabezpieczenia prądowego i temperaturowego, dlatego zaleca się wbudowanie amperomierza i wizualne monitorowanie prądu. Częstotliwość przełączania wyniesie 5 kHz, określa ją kondensator C2 o pojemności 20 nF.

Kiedy zmienia się aktualna siła, częstotliwość ta może się zmieniać w zakresie od 3 kHz do 5 kHz. Rezystor zmienny R2 służy do regulacji prądu. W przypadku używania silnika elektrycznego w środowisku domowym zaleca się stosowanie regulatora standardowego typu.

Jednocześnie zaleca się dobranie wartości R1 w taki sposób, aby prawidłowo wyregulować pracę regulatora. Z wyjścia mikroukładu impuls sterujący trafia do wzmacniacza push-pull na tranzystorach KT815 i KT816, a następnie trafia do tranzystorów.

Płytka drukowana ma wymiary 50 na 50 mm i jest wykonana z jednostronnego włókna szklanego:

Ten schemat dodatkowo pokazuje 2 rezystory 45 omów. Odbywa się to w celu ewentualnego podłączenia konwencjonalnego wentylatora komputerowego do chłodzenia urządzenia. W przypadku wykorzystania silnika elektrycznego jako obciążenia konieczne jest zablokowanie obwodu diodą blokującą (tłumiącą), co zgodnie z jego charakterystyką odpowiada dwukrotnej wartości prądu obciążenia i dwukrotnej wartości zasilania Napięcie.

Praca urządzenia w przypadku braku takiej diody może doprowadzić do uszkodzenia z powodu możliwego przegrzania. W takim przypadku dioda będzie musiała zostać umieszczona na radiatorze. Aby to zrobić, możesz użyć metalowej płytki o powierzchni 30 cm2.

Klawisze regulacyjne działają w taki sposób, że straty mocy na nich są wystarczająco małe. V W oryginalnym obwodzie zastosowano standardowy wentylator komputerowy. Do jego podłączenia zastosowano rezystancję ograniczającą 100 Ohm i napięcie zasilania 24 V.

Zmontowane urządzenie wygląda tak:

Podczas produkcji jednostki napędowej (na dolnym rysunku) przewody muszą być połączone w taki sposób, aby w tych przewodach było minimum zagięć, przez które przepływają duże prądy. Widzimy, że wykonanie takiego urządzenia wymaga pewnej wiedzy i umiejętności zawodowych. Być może w niektórych przypadkach warto skorzystać z zakupionego urządzenia.

Kryteria wyboru i koszt

Aby prawidłowo wybrać najbardziej odpowiedni rodzaj regulatora, musisz dobrze poznać rodzaje takich urządzeń:

1. Różne rodzaje kontroli. Może istnieć system sterowania wektorowego lub skalarnego. Te pierwsze są używane częściej, podczas gdy te drugie są uważane za bardziej niezawodne.
2. Moc regulatora musi odpowiadać maksymalnej możliwej mocy silnika.
3. Według napięcia wygodnie jest wybrać urządzenie, które ma najbardziej wszechstronne właściwości.
4. Charakterystyka częstotliwościowa. Regulator, który Ci odpowiada, powinien pasować do najwyższej częstotliwości używanej przez silnik.
5. Inne cechy. Tutaj mówimy o wielkości okresu gwarancji, wymiarach i innych cechach.

W zależności od przeznaczenia i właściwości konsumentów ceny dla organów regulacyjnych mogą się znacznie różnić.

W większości mieszczą się one w przedziale od około 3,5 tysiąca rubli do 9 tysięcy:

1. Regulator prędkości KA-18 ESCprzeznaczony do modeli w skali 1:10. Kosztuje 6890 rubli.
2. MEGA regulator prędkości kolektor (wodoodporny). Kosztuje 3605 rubli.
3. Regulator prędkości dla modeli LaTrax 1:18. Jego cena to 5690 rubli.