Симисторный регулятор скорости: Симисторный регулятор скорости СРМ1
ARE 10.0 Однофазный симисторные регулятор скорости
Регулятор скорости однофазный симисторный ARE 10.0
Применение:
Регуляторы предназначены для ручного регулирования скорости вращения электродвигателей (230 В, 50 Гц) вентиляторов, управляемых напряжением.
Допускается управление несколькими двигателями, если общий потребляемый ток двигателей не превышает предельно допустимой величины тока симистора.
Технические характеристики:
Эти регуляторы отличаются высокой эффективностью и точностью управления.
Влагостойкий корпус из АБС пластика позволяет использовать это устройство в любых (например, с повышенной влажностью) условиях: на кухнях или в ванных комнатах. На передней панели регуляторов размещается регулирующая ручка со встроенным выключателем.
Регулирование скорости:
Регулирование скорости электродвигателей осуществляется вручную, для включения
необходимо нажать на ручку и вращая по «часовой стрелке» установить необходимую
Стандартное выходное напряжение типовых моделей плавно изменяется в диапазоне
0-230 В.
Защита двигателя:
Рекомендуется подключать к регуляторам электродвигатели со встроенными термоконтактами тепловой защиты, через которые на двигатели подается питающее напряжение.
Если двигатель не имеет термоконтактов, необходимо установить отдельную тепловую защиту!
Входная цепь регуляторов защищена плавким предохранителем.
Все модели снабжены дополнительным (нерегулируемым) выходом 230 В, 1 фаза.
Все модели для удобства снабжены светодиодной индикацией включения регулятора и
уровнем скорости вращения вентилятора.
Описание продукта (1.pdf, 228 Kb) [Скачать]
Отзывы о ARE 10.0 Однофазный симисторные регулятор скорости
Сообщения не найдены
Написать отзывРегулятор скорости СРМ2.
5щ — Вентавтоматика — Производство вентиляционной автоматикиОписание симисторного регулятора скорости СРМ2,5щ
Однофазный симисторный регулятор скорости СРМ2.5щ предназначен для встраиваемых решений в щиты управления на DIN-рейку.
Регулирование скорости электродвигателей осуществляется изменением напряжения в диапазоне 100-230 В.
Возможно два режима управления двигателем:
1. Локальный — управление оборотами двигателя с помощью потенциометра (номиналом 4,7-10 кОм) расположенного на лицевой панели регулятора скорости.
2. Дистанционный — управление оборотами двигателя от внешнего сигнала 0-10 В
Применение: наиболее часто применяется в системах вентиляции для регулирования скорости вращения канальных вентиляторов.
Схема подключения СРМ2,5Щ — локальный режим
Q1 — автоматический выключатель;
М1 — двигатель вентилятора на 220 В;
А1 — регулятор скорости СРМ2,5Щ.
Режим работы локальный — переключатель устанавливается в положение 1.
Управление скоростью вращения осуществляется от ручки на лицевой панели регулятора скорости.
Левое положение ручки соответствует напряжению 100 В, правое положение ручки соответствует напряжению 220 В
Схема подключения СРМ2,5Щ — дистанционный режим
Q1 — автоматический выключатель;
М1 — двигатель вентилятора на 220 В;
Режим работы дистанционный — переключатель устанавливается в положение 2.
Управление скоростью вращения осуществляется осуществляется от внешнего сигнала 0-10 В или резистора 4,7 — 10 кОм.
Значение сигнала 0 В соответствует напряжению 100 В, значение сигнала 10 В соответствует напряжению 220 В
| Симисторный регулятор скорости СРМ2,5 | ||
|
Работа трансформаторных регуляторов скорости ARTE основана на использовании автотрансформаторов для управления напряжением питания электродвигателей.
| Технические характеристики трансформаторов ARTE
| |||
п., управляемых напряжением.
Регулятор скорости Вентс РС-1-300
5А). Возможно подключение нескольких вентиляторов к одному регулятору параллельно, если суммарная мощность этих вентиляторов не превышает 300 Вт.Применяется в системах вентиляции для включения или выключения, плавного регулирования скорости вращения двигателей вентиляторов, управляемых напряжением.
Технические характеристики
| Параметр | Величина |
| Напряжение в сети, В |
230 |
| Габариты АхВхС, мм |
95х85х60 |
| Номинальный ток, А |
1,5 |
| Максимальная температура окружающей среды, С |
40 |
| Защита, класс |
IP 40 |
| Масса, кг | 0,11 |
Схема подключения
Конструкция и управление
Корпус регулятора изготовлен из пластика.
Регулятор отличается высокой эффективностью, точностью управления. Включение на максимальную скорость посредством поворота ручки управления. Регулирование ведется от максимального значения до минимально возможного значения напряжения (при котором вентилятор стабильно вращается). Значение минимальной скорости вращения задается переменным резистором на плате управления регулятора.
Защита
Для защиты от перегрузок, регулятор имеет встроенный сменный плавкий предохранитель.
Монтаж
Регулятор предназначен для установки внутри помещений на стене, в скрытой монтажной коробке. Может устанавливаться в стандартные электромонтажные круглые коробки.
Паспорт регулятора
Регуляторы скорости (оборотов) вентиляторов VRS, OVS, VRTE, ARTE, ARTT
Однофазные симисторные (электронные) регуляторы скорости предназначены для ручного регулирования скорости вращения электродвигателей (230 В, 50 Гц) вентиляторов, управляемых напряжением.
Работа трансформаторных регуляторов скорости основана на использовании однофазного / трехфазного автотрансформатора для управления напряжением питания электродвигателей.
Однофазный регулятор скорости (оборотов) вентилятора VRS
симисторный (электронный)
Однофазные симисторные регуляторы скорости VRS предназначены для ручного регулирования скорости вращения электродвигателей (230 В, 50 Гц) вентиляторов, управляемых напряжением. |
| ||||||||||||||||||||
Технические характеристики регуляторов VRS
| |||||||||||||||||||||
На передней панели регуляторов VRS размещается регулирующая ручка со встроенным выключателем. Входная цепь регуляторов VRS защищена плавким предохранителем.Однофазный регулятор скорости (оборотов) вентилятора OVS многоцелевой универсальный (электронный)
Работа регуляторов скорости OVS основана на использовании электронной схемы для плавного управления напряжением питания электродвигателей. |
| |||||||||||||||
Технические характеристики регуляторов OVS
| ||||||||||||||||
Однофазный регулятор скорости (оборотов) вентилятора VRTE пятиступенчатый трансформатор
Работа трансформаторных регуляторов скорости VRTE основана на использовании однофазного автотрансформатора для управления напряжением питания электродвигателей. |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||
Технические характеристики регуляторов скорости VRTE
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Регулятор скорости (оборотов) вентилятора ARTE, ARTT пятиступенчатый трансформатор
Работа трансформаторных регуляторов скорости ARTE / ARTT основана на использовании автотрансформаторов для управления напряжением питания электродвигателей. |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Технические характеристики трансформаторов ARTE / ARTT
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Если электродвигатели оснащены вынесенными термоконтактами, то в щите следует установить предохранительное устройство, отключающее питание электродвигателя при срабатывании его тепловой защиты.
Симисторный регулятор скорости СРМ3 — Ventar-s.
ruОписание
Симисторный регулятор скорости СРМ3 для однофазных асинхронных двигателей. Работа регулятора основана на изменении выходного напряжения с помощью симистора. Регулирование ведется от минимально возможного значения напряжения (при котором вентилятор начинает стабильно вращаться, обычно 120-150 В) до значения 220 В.
Допускается управлять несколькими двигателями, если общий потребляемый ток не превышает предельно допустимой величины.
Входная цепь регулятора защищена против перегрузки плавким предохранителем.
В регуляторе есть возможность настройки нижнего предела регулирования.
Применение
Регулятор скорости для однофазных асинхронных двигателей предназначен для установки в щиты управления. Плавное регулирование ведется от 100 до 220 В. Работа регулятора основана на изменении выходного напряжения с помощью симистора. Возможно управление от внешнего сигнала 0-10 В или потенциометра номиналом 4,7-10 кОм. Применяется в системах вентиляции для регулирования скорости вращения канальных вентиляторов.
Технические характеристики
- Напряжение питания: ~ 220 В ± 15%;
- Подаваемое напряжение на двигатель вентилятора: от 100 до 220 В;
- Диапазон рабочих температур: от 0 до 40 °С Класс защиты: IP20;
- Присоединение: через зажимы для гибких проводов сечением до 2,5 мм²;
- Усилие затяжки: 0,3 Нм.
Таблица подбора регулятора скорости по мощности двигателя
| Наименование регулятора | Максимальный рабочий ток, А | Мощность двигателя, Вт | Установленный предохранитель, А | Габаритные размеры, мм | Вес, кг | Вариант монтажа |
| СРС1 | 1 | 220 | 2 | 80х80х70 | 0,15 | скрытый |
| СРС2 | 2 | 440 | 3,15 | 80х80х70 | 0,15 | скрытый |
| СРМ1 | 1 | 220 | 2 | 80х80х53 | 0,2 | поверхностный |
| СРМ2 | 2 | 440 | 3,15 | 80х80х53 | 0,2 | поверхностный |
| СРМ3 | 3 | 660 | 5 | 80х80х53 | 0,2 | поверхностный |
| СРМ4 | 4 | 880 | 6,3 | 80х80х63 | 0,3 | поверхностный |
| СРМ5 | 5 | 1100 | 10 | 150х80х70 | 0,5 | поверхностный |
| СРМ7 | 7 | 1500 | 15 | 150х80х70 | 0,5 | поверхностный |
Схема подключения
~ 220В — сеть
М — электродвигатель
D — сигнал “регулятор включен”, подается напряжение 220 В, ток не более 1 А.
При нажатии кнопки PUSH на двигатель вентилятора подается напряжение, при этом загорается зеленый светодиод.
Необходимая скорость вращения вентилятора задается поворотной ручкой.
Для выключения вентилятора следует повторно нажать кнопку PUSH.
Популярные товары
. Некоммутаторная электрическая машина всегда положительно оценивалась за
его основная простота с сопутствующей простотой изготовления и исключительной
ответственность и относительная свобода от радиочастот и электромагнитных
вмешательство. Некоторые из этих машин имеют скользящие контакты, но они
в виде контактных колец, а не коммутаторов. Более того, часто это правда
что токи, протекающие через контактные кольца, намного ниже, чем обязательно
связанные с коммутаторами.Так, в автомобильном генераторе токосъемные кольца
используются для проведения тока возбуждения к ротору. Однако недостатком некоммутаторных двигателей была их неспособность легко изменять свою скорость в широком диапазоне.Сейчас же; с твердотельным электронике этот недостаток отпадает. Новый контроль методы обеспечивают гибкость работы устаревших некоммутаторных двигателей их оригинальные дизайнеры никогда не мечтали о осуществимости. Следующие схемы управления интересны тем, что преодолевают
ограничения производительности, которые долгое время считались присущими машинам переменного тока,
особенно асинхронные двигатели. Кроме того, вы можете почувствовать острую конкуренцию
окружает выбор типов двигателей. Цепь управления скоростью симистора для асинхронных двигателей Схема управления скоростью симистора для асинхронных двигателей, показанная на фиг.1
аналогичен показанному здесь,
который предназначен для использования с универсальными двигателями. Схема на фиг.
1, однако, включает в себя схему с единственной постоянной времени для задержки
фаза триггера ворот. Этот более простой подход допустим, потому что
асинхронные двигатели обычно не могут быть достаточно замедлены, чтобы попасть в
проблемная область гистерезиса, для которой схема затвора с двойной постоянной времени
назначается как лечебное средство. Асинхронные двигатели с резистивным пуском и конденсаторным пуском могут управляться симистором
при определенных условиях. Как правило, необходимо ограничить
диапазон регулирования скорости; скорость не следует снижать до точки, когда
центробежный переключатель повторно подключает пусковую обмотку или пусковой конденсатор. Эта схема значительно превосходит схему с одним тиристором и фазовым управлением. тиристорная схема для использования с асинхронными двигателями. SCR хорошо работает с универсальные двигатели, но компонент постоянного тока, разработанный с помощью полуволнового выпрямления пагубно влияет на работу асинхронных двигателей. RC-цепочка, подключенная к симистору, обычно не
появляются в цепи при резистивной нагрузке, как в случае с
лампы или обогреватели.Поскольку нагрузка двигателя является индуктивной, отключение симистора будет
возникают при нулевом токе, но напряжение на симисторе не будет нулевым
в это время. |
Этот ток небольшой
доля зарядных токов, с которыми должны работать эти генераторы. На
с другой стороны, старые генераторы постоянного тока коммутаторного типа, используемые в автомобилях, имели
пропускать через его коммутатор большие зарядные токи. Как и следовало ожидать,
проблема обслуживания была далеко не тривиальной.
Благодаря новым методам управления,
уже недостаточно ознакомиться с текстом двигателя или даже спецификацией двигателя.
В значительной степени теперь вы можете с помощью электроники «настраивать» характеристики машины.
Следовательно, на решения должны в большей степени влиять другие факторы, такие как:
стоимость, надежность, электрические и шумовые характеристики и т. д.
Эта схема управления скоростью лучше всего подходит для
асинхронный двигатель с постоянным разделенным конденсатором.Затененный полюс
Асинхронный двигатель также подходит для этой техники управления. С любым
типа асинхронного двигателя, этот метод регулирования скорости является наиболее эффективным
когда нагрузка — вентилятор или нагнетатель. (Небольшое изменение скорости вызывает
относительно большое изменение скорости воздуха.) Еще один благоприятный аспект
такие нагрузки — их требования к низкому пусковому моменту.
Учитывая все обстоятельства, будет получен наибольший диапазон регулирования скорости.
с двигателем с постоянным разделенным конденсатором. Этот тип асинхронного двигателя
не обременен центробежным переключателем.Более того, он хорошо работает
в зоне повышенного скольжения. Возможен диапазон регулирования скорости от трех до одного.
с вентиляторными нагрузками.
Таким образом, на симисторе создается скачок напряжения, который
может вызвать повторное срабатывание, несмотря на отсутствие стробирующего сигнала. Это может случиться
даже если способность блокировки напряжения симистора превышает пиковое значение переменного тока
напряжение с комфортным запасом. Причина не обязательно в величине
шага напряжения, или «всплеска», а скорее его скорости изменения.Симисторы
указаны с высоким значением dv / dt на основных клеммах, другие вещи
будучи равными, как правило, снижают вероятность таких нарушений.Контроллер однофазного двигателя переменного тока серии 55AC
55AC Triac Управление скоростью двигателя переменного тока
Надежный, экономичный и компактный симисторный источник переменного напряжения переменного тока, специально изготовленный для вибропитателей, вентиляторов, насосов, систем отопления и освещения.
Все модели оснащены однофазным входом переменного тока и полностью регулируемым выходом переменного тока. Закрытая версия поставляется с прочным корпусом, выключателем питания, индикаторной лампой включения, предохранителем с передним доступом, а также удобными входными и выходными кабелями и вилками. Сердцем системы управления является симистор, срабатывающий для регулировки фазы и, таким образом, изменения скорости. Серия 55 предназначена для работы с экранированными полюсами, постоянными разделенными конденсаторами, постоянными разделенными фазами, универсальными двигателями или любой резистивной нагрузкой. Он не предназначен для двигателей с конденсаторным пуском.
СЕРИЯ 55AC НЕ ЭКВИВАЛЕНТ ПРИВОДА ПЕРЕМЕННОЙ ЧАСТОТЫ / ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.
Если у вас есть какие-либо вопросы о совместимости этого продукта с вашим двигателем / приложением, позвоните в службу технической поддержки Dart по телефону 317-873-5211.
- Управляет большинством однофазных двигателей переменного тока и резистивными нагрузками, не предназначенными для двигателей с конденсаторным пуском.
- Для вибропитателей, вентиляторов, насосов, отопления и освещения.Все модели имеют однофазный вход переменного тока и полностью регулируемый выход переменного тока.
- Закрытая версия включает выключатель питания, индикаторную лампу включения и передний предохранитель.
- Переключение симистора для изменения выходной фазы и, следовательно, скорости (совместимой)
| МОДЕЛЬ ШАССИ | ЗАКРЫТАЯ МОДЕЛЬ | ВХОД / ВЫХОД (VAC) | РЕЙТИНГ | НЕПРЕРЫВНЫЙ ТОК |
|---|---|---|---|---|
| 55AC10C | 55AC10E | 120 / 0-120 | 10А | |
| 55AC15C | 55AC15E | 120 / 0-120 | 15А | |
| 57AC10C | 57AC10E | 240 / 0-240 | 10А | |
| 57AC15C | 57AC15E | 240 / 0-240 | 15А |
Управление скоростью двигателя переменного тока с помощью ZCD-IC555-DIAC-TRIAC
Вот различные методы управления скоростью двигателя переменного тока.
Одним из самых популярных из них является применение прерывистой формы волны переменного тока, то есть изменение фазового угла подаваемой формы волны переменного тока. Этот метод используется во многих различных устройствах, таких как
Угол включения тиристора, такого как TRIAC, который обеспечивает питание двигателя, задерживается для уменьшения скорости двигателя или запускается раньше, чтобы увеличить скорость двигателя. При изменении угла зажигания часть сигнала переменного тока, подаваемого на двигатель, более или менее прерывается. Таким образом, среднее напряжение переменного тока, приложенное к двигателю, изменяется — это изменяет скорость двигателя.
Существуют различные методы управления скоростью двигателя переменного тока. Одним из самых популярных из них является применение прерывистой формы волны переменного тока, то есть изменение фазового угла подаваемой формы волны переменного тока. Этот метод используется во многих различных устройствах, таких как
.
1. В бытовом регуляторе вентилятора для изменения скорости вентилятора
2. В электродрели для вращения вала с разной скоростью
3. В современных электрических ручных шлифовальных станках
4. Для изменения скорости нагнетателей или вентиляторов, используемых в различных отраслях промышленности.
Угол включения тиристора, такого как TRIAC, который обеспечивает питание двигателя, задерживается для уменьшения скорости двигателя или срабатывает раньше для увеличения скорости двигателя.При изменении угла зажигания часть сигнала переменного тока, подаваемого на двигатель, более или менее прерывается. Таким образом, среднее напряжение переменного тока, приложенное к двигателю, изменяется — это изменяет скорость двигателя.
Здесь данная схема использует тот же принцип для изменения скорости двигателя переменного тока. Он использует IC555 для генерации импульса переменной ширины, который изменяет угол срабатывания TRIAC через DIAC. Сначала он берет нулевую опорную форму волны переменного тока из схемы детектора нулевого пересечения (ZCD) и прерывает входной переменный ток, подаваемый на двигатель, путем увеличения / уменьшения фазового угла TRIAC с использованием выхода переменной ширины импульса IC555.
Давайте сначала разберемся с блок-схемой схемы. Далее следует описание схемы и подробное описание ее работы и работы
Описание блок-схемы:
Рис.1: Блок-схема контроллера скорости двигателя переменного тока 555 IC и ZVC
Давайте разберемся с функциями разных блоков, чтобы понять, как работает схема
Мостовой выпрямитель — генерирует выпрямленный выход из приложенного входа переменного тока
ZCD — он генерирует короткие положительные и отрицательные импульсы, когда сигнал переменного тока пересекает нулевую отметку.Он используется в качестве справки для прерывания сигнала переменного тока, подаваемого на двигатель
.Моностабильный мультивибратор — генерирует импульсы, ширину которых можно изменять (ШИМ) с помощью потенциометра, и он изменяет угол срабатывания TRIAC через DIAC
Схема управления фазовым углом DIAC-TRIAC — она подает прерывистую форму волны переменного тока на двигатель и изменяет скорость двигателя переменного тока
Таким образом, схема изменяет скорость двигателя переменного тока, изменяя угол включения TRIAC, применяя ШИМ, сгенерированный с помощью IC555, подключенного в моностабильном режиме.
Поскольку ширина выходного импульса IC555 изменяется с помощью потенциометра, изменяется угол включения TRIAC и изменяется скорость двигателя
Описание схемы:
· 230 В при 50 Гц переменного тока подается на первичную обмотку трансформатора Т1 (0-12, 500 мА). Вторичная обмотка соединена с входными клеммами переменного тока мостового выпрямителя BR1
.· Выпрямленный выход подается на базу транзистора Q1 через делитель напряжения, образованный резисторами R2 (1K) и R2 (1K)
· Коллекторный выход Q1 через R1 подается на базу транзистора Q2 (470 Ом).Q1 и Q2 оба подключены в конфигурации переключателя, как показано
(проверьте вкладку принципиальной схемы, чтобы увидеть полную цепь управления скоростью двигателя переменного тока)
· Выход Q2 подается на триггерный вход первой микросхемы NE555 U1. Настроен в моностабильном режиме. Компоненты синхронизации RV1 (потенциометр 10K) и C1 (1 мкФ) определяют ширину выходного импульса
· Выход U3 подключен к катодному входу (контакт № 2) внутреннего светодиода оптопары MOC3021
· Анодный вход (контакт №1) внутреннего светодиода MOC3021 подключен к Vcc через регистр ограничения тока R11 (220 Ом).
· Между контактами 6 и 4 MOC3021 находится DIAC. Контакт № 6 подключен к клемме MT2 TRIAC BT136 через резистор 470 Ом, а контакт №. 4 подключен к воротам TRIAC.
· Двигатель переменного тока подключается между клеммой MT1 TRIAC и нейтральным проводом линии переменного тока, как показано. Фазный провод линии переменного тока подключен к клемме MT2 TRIAC
.Работа контура:
Давайте разберемся в работе схемы по блокам с помощью сигналов в разных точках A, B, C, D, E и F, указанных на принципиальной схеме.
Мостовой выпрямитель — состоит из трансформатора и диодного моста. Трансформатор понижает 230 В переменного тока до 12 В переменного тока. Форма волны 1 st на рисунке показывает эту форму волны в точке «A». Эта волна переменного тока подается на диодный мост, который просто генерирует двухполупериодный выпрямленный выходной сигнал. На рисунке в точке «B» он показан как 2 волны и .
Детектор пересечения нуля (ZCD) — эта секция состоит всего из двух транзисторов Q1 и Q2, которые соединены в конфигурации переключателя.Выпрямленный выход мостового выпрямителя подается на базовый вход Q1.
Рис. 2: Временная диаграмма, показывающая обнаружение пересечения нуля
Поскольку транзистор подключен по схеме переключателя, когда входное напряжение на базе становится ниже 0,7 В, он отключается и производит положительный импульс очень короткой длительности в точке «C». Это показано на рисунке как сигнал 3 rd . Поскольку эти положительные импульсы подаются на Q2, который снова подключен в конфигурации переключателя, он будет производить отрицательный импульс в точке «D» той же ширины, что и положительный импульс.Это отображается как сигнал 4 th
Моностабильный мультивибратор — Когда он получает импульс –Ve от секции ZCD на своем входе триггера, он генерирует положительный выходной импульс, ширина которого варьируется.
Продолжительность этого импульса определяется значением потенциометра RV1 и конденсатора C1. Значения RV1 и C1 выбираются таким образом, чтобы схема генерировала импульс шириной от 0 до 10 мс при изменении pot.
Управление фазовым углом DIAC-TRIAC: — выходной сигнал IC555 передается на микросхему оптопары MOC3021.Поскольку анод внутреннего светодиода подключен к Vcc, когда на катод подается низкий выходной сигнал IC555, ток проходит через светодиод и запускает внутренний DIAC. Таким образом, пока на выходе IC555 не будет высокого уровня, DIAC не проводит и не запускает TRIAC. По истечении периода времени выхода IC555 — выход снова становится низким — DIAC проводит — он запускает TRIAC. Поскольку ширина выхода IC555 изменяется, TRIAC срабатывает раньше или позже. Это лучше объяснить с помощью сигналов, представленных на следующем рисунке
.Фиг.3: Временная диаграмма, показывающая управление фазовым углом
Рассмотрим два случая.
Корпус 1:
- В этом первом случае длительность импульса составляет 7 мс, поэтому светодиод не горит в течение 7 мс и включается на 3 мс.
- Таким образом, DIAC также будет проводить только 3 мс и будет запускать TRIAC на 3 мс.
- Часть формы сигнала переменного тока, приложенная к двигателю переменного тока, показана как форма волны 3 rd . Двигатель меньше из-за меньшего напряжения переменного тока
Корпус 2:
- Для этого случая длительность импульса уменьшена с 7 мс до 2 мс Светодиод
- не горит в течение 2 мс и горит в течение 8 мс
- DIAC проводит в течение 8 мсек, а TRIAC также проводит в течение 8 мсек.
Форма волны 5 th показывает часть формы волны переменного тока, приложенную к двигателю переменного тока.Скорость двигателя увеличится из-за подачи большего напряжения
Таким образом, когда угол включения (фазовый угол) TRIAC изменяется с помощью волны ШИМ, изменяется скорость двигателя.
Рис.4: Прототип контроллера скорости двигателя переменного тока 555 IC и ZVC
Принципиальные схемыВидео проекта
Изучены простые схемы управления фазой симистора
В схеме управления фазой симистора симистор включается только для определенных частей полупериодов переменного тока, заставляя нагрузку работать только в течение этого периода формы сигнала переменного тока.Это приводит к контролируемой подаче мощности на нагрузку.
Симисторы широко используются в качестве твердотельной замены реле для переключения нагрузок переменного тока большой мощности. Однако есть еще одна очень полезная функция симисторов, которая позволяет использовать их в качестве контроллеров мощности для управления заданной нагрузкой на желаемых конкретных уровнях мощности.
Это в основном реализуется двумя способами: фазовое управление и переключение при нулевом напряжении.
Приложение управления фазой обычно подходит для таких нагрузок, как диммеры света, электродвигатели, методы регулирования напряжения и тока.
Переключение при нулевом напряжении больше подходит для резистивных нагрузок, таких как лампы накаливания, нагреватели, паяльники, гейзеры и т. Д. Хотя ими также можно управлять с помощью метода управления фазой.
Как работает управление фазой симистора
Симистор может быть активирован в любой части приложенного полупериода переменного тока, и он будет продолжать находиться в проводящем режиме до тех пор, пока полупериод переменного тока не достигнет линии пересечения нуля.
Это означает, что когда симистор срабатывает в начале каждого полупериода переменного тока, симистор по существу включается так же, как переключатель ВКЛ / ВЫКЛ, включенный.
Однако предположим, что если этот запускающий сигнал используется где-то на полпути формы сигнала цикла переменного тока, симистору будет разрешено проводить просто в течение оставшегося периода этого полупериода.
И поскольку симистор активируется только на половину периода, он пропорционально снижает мощность, подаваемую на нагрузку, примерно на 50% (рис. 1).
Таким образом, количество мощности нагрузки можно контролировать на любом желаемом уровне, просто изменяя точку срабатывания симистора на форме сигнала фазы переменного тока.Так работает фазовый контроль с помощью симистора.
Применение светорегулятора
Стандартная схема светорегулятора представлена на рис. 2 ниже. В течение каждого полупериода переменного тока конденсатор 0,1 мкФ заряжается (через сопротивление управляющего потенциометра) до тех пор, пока на его выводах не будет достигнут уровень напряжения 30-32.
Примерно на этом уровне триггерный диод (диак) принудительно срабатывает, заставляя напряжение проходить триггер через затвор симистора.
Неоновая лампа также может использоваться вместо диака для того же отклика.Время, затрачиваемое конденсатором 0,1 мкФ на зарядку до порога срабатывания диакритического элемента, зависит от настройки сопротивления управляющего потенциометра.
Теперь предположим, что если потенциометр настроен на нулевое сопротивление, конденсатор будет мгновенно заряжаться до уровня срабатывания диака, что, в свою очередь, приведет к тому, что конденсатор перейдет в состояние проводимости в течение почти всего полупериода переменного тока.
С другой стороны, когда потенциометр настроен на максимальное значение сопротивления, конденсатор может заряжаться до уровня зажигания только до тех пор, пока полупериод почти не достигнет своей конечной точки.Это позволит симистору
проводить только очень короткое время, пока сигнал переменного тока проходит через конец полупериода.
Несмотря на то, что схема диммера, показанная выше, действительно проста и не требует больших затрат, она имеет одно существенное ограничение — она не позволяет плавно регулировать мощность нагрузки от нуля до максимума.
Когда мы вращаем потенциометр, мы можем обнаружить, что ток нагрузки довольно резко возрастает от нуля до некоторых более высоких уровней, и только тогда это можно было бы плавно управлять на более высоких или низких уровнях.
В случае кратковременного отключения питания переменного тока и снижения яркости лампы ниже этого «скачка» (гистерезиса), лампа остается выключенной даже после окончательного восстановления питания.
Как уменьшить гистерезис
Этот эффект гистерезиса можно было бы существенно снизить, реализовав конструкцию, показанную в схеме на рис. 3 ниже.
Исправление: Замените 100 мкФ на 100 мкГ для катушки ВЧ-помех.Эта схема отлично работает в качестве регулятора яркости домашнего освещения.Все части могут быть установлены в задней части настенного распределительного щита, и в случае, если нагрузка окажется ниже 200 Вт, симистор может работать независимо от радиатора.
Практически 100% отсутствие гистерезиса необходимо для диммеров, используемых в оркестровых представлениях и театрах, чтобы обеспечить постоянное управление освещением ламп. Эта особенность может быть реализована при работе со схемой, показанной на рис. 4 ниже.
Выбор мощности симистора
Лампы накаливания потребляют невероятно большой ток в период, когда нить накала достигает своих рабочих температур.Этот импульсный ток включения может превышать номинальный ток симистора примерно в 10–12 раз.
К счастью, бытовые лампочки могут достичь своей рабочей температуры всего за пару циклов переменного тока, и этот короткий период высокого тока легко поглощается симистором без каких-либо проблем.
Однако ситуация может быть иной для сценариев театрального освещения, в которых лампам большей мощности требуется гораздо больше времени для достижения своей рабочей температуры. Для таких приложений симистор должен иметь номинальную нагрузку как минимум в 5 раз превышающую типичную максимальную нагрузку.
Колебания напряжения в схемах управления фазой симистора
Каждая из схем управления фазой симистора, показанных до сих пор, зависит от напряжения, то есть их выходное напряжение изменяется в ответ на изменения входного напряжения питания.
Эта зависимость от напряжения может быть устранена с помощью стабилитрона, который может стабилизировать и поддерживать постоянным напряжение на синхронизирующем конденсаторе (рис. 4).
Эта установка помогает поддерживать практически постоянный выходной сигнал независимо от любых значительных колебаний входного напряжения сети переменного тока.Его регулярно используют в фотографических и других сферах, где очень важен стабильный и фиксированный уровень света.
Управление люминесцентными лампами
Ссылаясь на все схемы управления фазой, объясненные до сих пор, лампами накаливания можно было управлять без каких-либо дополнительных изменений существующей системы домашнего освещения.
Регулировка яркости люминесцентных ламп также возможна благодаря такому типу управления фазой симистора. Когда внешняя температура галогенной лампы опускается ниже 2500 градусов C, цикл регенерации галогена перестает работать.
Это может привести к осаждению вольфрамовой нити накала на стенке лампы, что сокращает срок службы нити накала и ограничивает прохождение света через стекло.
Регулировка, которая часто применяется вместе с некоторыми схемами, рассмотренными выше, продемонстрирована на рис. 5
Эта установка включает лампы, когда наступает темнота, и выключает их снова на рассвете. Фотоэлемент должен видеть окружающий свет, но быть экранированным от регулируемой лампы.
Управление скоростью двигателя
Управление фазой симистора также позволяет регулировать скорость электродвигателей. Обычным типом двигателя с последовательной обмоткой можно управлять с помощью схем, подобных тем, которые используются для регулирования яркости света.
Однако, чтобы гарантировать надежную коммутацию, конденсатор и последовательное сопротивление необходимо подключить параллельно через симистор (рис. 6).
Благодаря этой настройке скорость двигателя может изменяться в зависимости от изменений нагрузки и напряжения питания,
Однако для приложений, которые не являются критическими (например, управление скоростью вентилятора), в которых нагрузка фиксирована на любой заданной скорости , схема не потребует никаких изменений.
Скорость двигателя, которая обычно, когда она предварительно запрограммирована, сохраняется постоянной даже при изменении условий нагрузки, оказывается полезной характеристикой для электроинструментов, лабораторных мешалок, гончарных кругов часовых мастеров и т. Д. Для достижения этого «измерения нагрузки» ‘SCR обычно включается в полуволновую схему (рис. 7).
Схема работает довольно хорошо в ограниченном диапазоне скоростей двигателя, хотя может быть уязвима для «икоты» на низких скоростях, а правило полуволновой работы запрещает стабилизированную работу намного выше диапазона скоростей 50%.Схема управления фазой с измерением нагрузки, в которой симистор обеспечивает управление от нуля до максимума, показана на рис. 8.
Управление скоростью асинхронного двигателя
Скорость асинхронных двигателей также можно контролировать с помощью симисторов, хотя вы можете столкнуться с некоторыми трудностями, в частности если задействованы двигатели с двухфазным или конденсаторным пуском.
Обычно асинхронные двигатели могут управляться от полной до половинной скорости, при условии, что они не загружены на 100%.
Температура двигателя может использоваться как довольно надежный эталон.Температура никогда не должна выходить за рамки спецификаций производителя при любой скорости.
И снова, может быть применена улучшенная схема регулятора освещенности, показанная на рис. 6 выше, однако нагрузка должна быть подключена в другом месте, как показано пунктирными линиями.
Изменение напряжения трансформатора с помощью управления фазой
Схема установлена объясненное выше, может также использоваться для регулирования напряжения внутри обмотки первичной стороны трансформатора, тем самым получая вторичный выходной сигнал с переменной скоростью.
Эта конструкция применялась в различных контроллерах ламп микроскопов. Переменная установка нуля была обеспечена путем замены резистора 47 кОм на потенциометр 100 кОм.
Управление нагревательными нагрузками
Различные схемы управления фазой симистора, обсуждавшиеся до сих пор, могут быть применены для управления нагрузкой типа нагревателя, хотя контролируемая температура нагрузки может изменяться с изменениями входного переменного напряжения и окружающей температуры.
Схема, компенсирующая такие меняющиеся параметры, показана на рис.10.
Гипотетически эта схема могла бы поддерживать температуру, стабилизированную в пределах 1% от заданной точки, независимо от изменений напряжения сети переменного тока на +/- 10%. Точная общая производительность может определяться структурой и дизайном системы, в которой применяется контроллер.
Эта схема обеспечивает относительное управление, что означает, что общая мощность подается на нагревательную нагрузку, когда нагрузка начинает нагреваться, затем в какой-то промежуточной точке мощность снижается с помощью меры, пропорциональной разнице между фактическими значениями. температура груза и предполагаемая температура груза.
Пропорциональный диапазон регулируется с помощью регулятора «усиления». Схема проста, но эффективна, однако имеет один существенный недостаток, который ограничивает ее использование в основном более легкими нагрузками. Этот вопрос касается излучения сильных радиопомех из-за прерывания фазы симистора.
Радиочастотные помехи в системах контроля фазы
Все симисторные устройства контроля фазы вырабатывают огромное количество радиочастотных помех (радиочастотные помехи или радиопомехи).В основном это происходит на низких и средних частотах.
Радиочастотное излучение сильно улавливается всеми ближайшими средневолновыми радиоприемниками и даже аудиооборудованием и усилителями, создавая раздражающий громкий звонкий звук.
Этот RFI может также повлиять на оборудование исследовательских лабораторий, особенно на pH-метры, что приведет к непредсказуемой работе компьютеров и других подобных чувствительных электронных устройств.
Возможным средством уменьшения радиочастотных помех является добавление радиочастотного индуктора последовательно с линией питания (обозначенной в схемах как L1).Дроссель подходящего размера можно построить, намотав от 40 до 50 витков суперэмалированного медного провода поверх небольшого ферритового стержня или любого ферритового сердечника.
Это может привести к индуктивности прибл. 100 мкГн, подавляющие колебания радиопомех в значительной степени. Для усиленного подавления может оказаться важным максимально увеличить количество витков до максимально возможного значения или индуктивности до 5 Гн.
Недостаток ВЧ дросселя
Недостаток схемы фазового регулирования симистора на основе ВЧ катушки состоит в том, что мощность нагрузки следует учитывать в соответствии с толщиной дроссельного провода.Поскольку нагрузка должна быть в киловаттном диапазоне, тогда провод RF-дросселя должен быть достаточно толстым, что приведет к значительному увеличению размера катушки и ее громоздкости.
Радиочастотный шум пропорционален мощности нагрузки, поэтому более высокие нагрузки могут вызвать более высокое радиочастотное излучение, требующее более совершенной схемы подавления.
Эта проблема может быть не такой серьезной для индуктивных нагрузок, таких как электродвигатели, поскольку в таких случаях обмотка нагрузки сама ослабляет радиопомехи.
Управление фазой симистора также связано с дополнительной проблемой — это коэффициент мощности нагрузки.
Коэффициент мощности нагрузки может быть снижен, и это проблема, к которой регуляторы источника питания относятся очень серьезно.
О Swagatam
Я инженер-электроник (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемами, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!
Примечания по вентиляции: управление скоростью вентилятора — хорошо, лучше, лучше
Устройство понижения напряжения, называемое симистором, снижает величину напряжения на двигателе с регулируемой скоростью, замедляя обороты в минуту, что уменьшает количество перемещаемого воздуха.
Управление скоростью двигателя путем изменения напряжения имеет несколько ограничений. Этот метод является наиболее простым и распространенным методом уменьшения производительности вентиляторов в кубических футах в минуту.
1) Тепловыделение. Даже при пониженном напряжении двигатель все равно получает ту же мощность. Дополнительная мощность не просто исчезает, но вместо этого преобразуется в тепло. Избыточное тепловыделение ограничивает вентиляторы с регулируемой скоростью до 40% от их максимальной мощности, чтобы предотвратить выгорание.
2) Менее эффективен. Из-за ограничений на низкую скорость вентиляторы с регулируемой скоростью должны быть меньше, чтобы соответствовать желаемым более низким показателям CFM. Вентиляторы меньшего размера менее эффективны по конструкции, а потребление энергии на ватт увеличивается.
3) Фиксированный выход. Сильный встречный ветер, обдувающий вентилятор с регулируемой скоростью, или повышенное статическое давление снизят его мощность.Управление на основе симистора не увеличивает напряжение автоматически, чтобы компенсировать пониженные обороты.
Вместо регулирования напряжения частотно-регулируемый привод регулирует скорость, посылая входную частоту или герц на трехфазный двигатель с номинальным преобразователем частоты. Внешний контроллер получает сигнал от управления вентиляцией и отправляет соответствующий сигнал двигателю в герцах.Вентиляторы с частотно-регулируемым приводом обладают рядом преимуществ по сравнению с вентиляторами с регулируемым напряжением.
1) Более эффективно. Замедление вращения вентилятора VFD также снижает его энергопотребление, в отличие от регулирования напряжения.
2. Увеличенный срок службы двигателя. Двигатели с частотно-регулируемым приводом охлаждаются, поскольку избыточная энергия, обычно теряемая при использовании симистора, не преобразуется в тепло.
3. Меньше поклонников. ЧРП позволяет использовать большие летние вентиляторы для минимальной вентиляции зимой.
4. Преобразовать существующие вентиляторы. Замена существующего двигателя трехфазным двигателем с инверторным номиналом и добавление внешнего контроллера VFD делает преобразование возможным для большинства вентиляторов.
Вентилятор с ЧРП не изменяет скорость вращения вентилятора для компенсации встречного ветра или повышенного статического давления. Сильный ветер, дующий на вентилятор, снизит его мощность, как и вентилятор с регулируемым напряжением.
Встроенная электроника внутри двигателя ECM получает сигнал от домашнего контроллера и определяет желаемое число оборотов в минуту. Он продолжает контролировать частоту вращения вала и регулировать потребляемую мощность для поддержания правильной скорости.
ВентиляторыECM имеют несколько существенных преимуществ.
1) Точный выход с регулируемой скоростью. Получив сигнал от контроллера дома, микропроцессор двигателя определяет правильную скорость для желаемой скорости вентиляции.
Он продолжает контролировать частоту вращения вала и регулировать потребляемую мощность для поддержания правильной скорости.
Например, если максимальная скорость вентилятора составляет 700 об / мин, а двигатель получает сигнал 5 В, он отрегулирует мощность до 350 об / мин. Если частота вращения снижается из-за более высокого статического давления или встречного ветра, на двигатель подается больше мощности для поддержания желаемой скорости вращения вентилятора.
2) Сокращенное обслуживание. В двигателе с прямым приводом отсутствуют подшипники вала, шкив и ремни: нет более дорогостоящего и трудоемкого ремонта и регулировки.
3) Самый эффективный. При полной нагрузке двигатель Infinity на 10% эффективнее обычных двигателей переменного тока. Двигатель Infinity сохраняет высокий КПД даже при более низких оборотах вентилятора.
4) Увеличенный срок службы двигателя. Двигатели Infinity работают при более низких температурах, чем сопоставимые двигатели переменного тока с регулируемым напряжением, даже на более низких скоростях.
Высокие рабочие температуры — одна из основных причин выхода из строя двигателя.
5) Меньше поклонников. Поскольку вентилятор Infinity способен эффективно работать при низкой скорости воздушного потока, минимальная скорость вентиляции достигается без использования меньших и менее эффективных вентиляторов.
Двигатели с частотно-регулируемым приводом и ECM обеспечивают улучшенный контроль и эффективность по сравнению с управлением скоростью, регулируемой напряжением.
Посетите веб-сайт Hog Slat / Georgia Poultry, чтобы узнать больше.
Универсальный контроллер скорости двигателя переменного тока на базе Arduino
ВведениеВНИМАНИЕ !!! Сначала напишу цитату:
СТОП !!! Эта схема подключена к напряжению 110-220 Ом.Не создавайте это, если вы не уверены в том, что делаете. Отключите его, прежде чем приблизиться к печатной плате. Пластина охлаждения симистора подключена к сети. Не прикасайтесь к нему во время работы.
Поместите его в подходящий корпус / контейнер.
ПОДОЖДИТЕ !!! Позвольте мне добавить здесь более сильное предупреждение: эта схема безопасна, если она создается и реализуется только людьми, которые знают, что они делают. Если вы ничего не понимаете или сомневаетесь в том, что делаете, скорее всего, вы МЕРТВЫ !!! НЕ ТРОГАЙТЕСЬ ПРИ ПОДКЛЮЧЕНИИ К СЕТИ !!!
Теперь позвольте представить мой проект.Это регулятор скорости двигателя, управляемый Arduino, который использует метод диммирования с отсечкой фазы и алгоритм PID.
Основные характеристики контроллера:
- Два диапазона скорости для более быстрого изменения желаемого числа оборотов.
- Поворотный энкодер позволяет установить желаемое число оборотов перед запуском двигателя.
- Кнопка энкодера запускает и останавливает двигатель.
- 2×16 ЖК-дисплей для отображения состояния и скорости вращения.
- Плавный пуск двигателя.
- Сохраняет число оборотов и крутящий момент при нагрузке.
- Управление скоростью и крутящим моментом по алгоритму ПИД.
- Защита двигателя от заклинивания (или неисправности датчика скорости).
- Защита от превышения скорости (обычно при повреждении симистора).
Есть видео, где можно посмотреть, как работает контроллер:
Защита двигателя от заклинивания при работе:
Как все начиналосьПосмотрев это видео (на русском языке):
Решил построить аналогичный токарный станок . И успешно повторил этот проект. Конечно, с некоторыми изменениями. Осталось только одно — мотор. Сначала я использовал асинхронный однофазный двигатель с рабочим конденсатором.Основные недостатки данного двигателя:
- Отсутствие дешевой регулировки скорости. Ни механического, ни электронного. Придется использовать комплект шкивов или дорогой электронный контроллер.
- Ограниченная скорость — всего 1400 об / мин.
- Ограниченное время работы — 10 минут работы / 6 минут простоя. Иначе будет жарко.
Иначе будет жарко.Как вы могли заметить, парень на видео использовал мотор, утилизированный от старой стиральной машины. Такой же мотор был у меня в мастерской. Осталось только одно — регулятор скорости мотора.Без него мотор будет раскручиваться на максимуме 15000-19000 об / мин. Это слишком много для токарного станка по дереву. Чтобы контролировать скорость вращения двигателя, мы могли бы использовать регулятор напряжения SCR, но на низких оборотах двигатель будет слабым и не будет крутящего момента. К счастью, у этого типа двигателей есть датчики тахометра, и мы можем создать замкнутую систему, чтобы иметь стабильную скорость вращения даже при нагрузке и контролировать крутящий момент.
В поисках решения Хорошо известна микросхема TDA1085, которая специально разработана для управления двигателями с датчиками скорости вращения.Но у меня этого чипа не было, и чтобы увидеть обороты, пришлось сделать тахометр. В китайских историях нашел дешевый регулятор скорости двигателя переменного тока с функцией стабилизации оборотов.
Я купил один и протестировал. Все нормально, кроме нескольких вещей:
- Только 400Вт. (можно было увеличить, заменив симистор)
- Макс.об / мин — 1450! После того, как мои использованные шкивы будут только около 480 об / мин!
- Нет индикации оборотов.
После серфинга в Интернете я нашел несколько проектов регуляторов скорости и решил сделать свой собственный контроллер, используя найденные идеи.
Вот список ресурсов, которые я использовал:
- Много теории. Также отсюда я использовал часть схемы тахометра.
- Также примечание по применению NXP. Много полезной информации.
- Немного теории, полезного кода и схемы здесь.
- Принял идеи и взял отсюда (русский) код.
- Код диммирования, который я использовал отсюда (ИМХО лучший диммер). Отсюда взял код отсчета
- оборотов в минуту (русский).
- Взял отсюда несколько фрагментов кода использования PID.
- Библиотека PID.
- Описание библиотеки PID. Также здесь.
- Некоторая полезная информация об использовании библиотеки PID.
Также здесь.Я не буду приводить теории, как работает отсечка фазы переменного тока, потому что здесь нет ничего нового. Выше я предоставил несколько ссылок на теорию регулирования яркости и управления двигателем (первая и вторая ссылки). NXP и Microchip содержат много полезной информации об управлении двигателями.
Принципиальная схема изображена отдельными блоками:
- Arduino Nano V3
- 16×2 HD44780 LCD с модулем PCF8574 I2C.(Данная схема модуля не точна!).
- Обнаружение импульсов тахометра. Использует компаратор LM393 для преобразования тахографических импульсов на уровень микроконтроллера.
- Обнаружение пересечения нуля. Каждый раз, когда линия переменного тока пересекает нулевую точку, микроконтроллер получает сигнал. Цепь высокого напряжения изолирована от микроконтроллера с помощью оптрона.
- Схема управления реле, выполненная с использованием простого переключающего транзистора NPN.
- Цепь управления двигателем изолирована оптопарой и использует симистор со схемой демпфера (C4, R14).Можно использовать безнапорные симисторы (тогда C4 и R14 не требуются).
- Модуль питания переменного / постоянного тока. Достаточно 5В, 0,5-1А. Я использовал старое зарядное устройство USB для телефона.
- Поворотный энкодер, переключатель линии питания 10 А с индикацией, любой 3-позиционный переключатель для переключения диапазона оборотов.
Все компоненты распаяны на макетной плате. Для дополнительных контроллеров я прослежу печатную плату. Некоторые фото:
Я использовал симистор BTA41, потому что он был у меня на складе. Можно использовать симистор на 10-16 ампер.Т.е. BTA16.
Полный список используемых компонентов вы можете найти в txt файле в zip архиве.
КонструкцияВ моей мастерской был пластиковый корпус, который соответствовал моим требованиям. Поэтому я использовал его для этого проекта. Размеры коробки: В 150 мм (~ 5,9 дюйма), Ш 70 мм (~ 2,76 дюйма), Д 110 мм (~ 4,33 дюйма),
Обратите внимание на модуль I2C на ЖК-дисплее
Несколько слов о коде Я пробовал много алгоритмов управления двигателем и синхронизации с отсечкой фазы, но у большинства из них были свои недостатки.
Моторный контроль не был стабильным. Иногда подскакивал при старте, иногда при беге. Иногда мотор по неизвестной причине разгонялся до максимальных оборотов. В конце концов я решил использовать и понять метод управления PID.
В коде используются 2 внешних прерывания. Один для перехода через ноль, один для датчика тахометра. Таймер для управления задержкой импульсов симистора. Алгоритм PID для управления выходом в зависимости от уставки и входа. Для плавного пуска двигателя я сделал алгоритм разгона RAMP. При запуске параметры ПИД-регулятора имеют более низкие значения и возвращаются к нормальным значениям во время работы двигателя.Это предотвращает резкий запуск двигателя (скачок).
Интервал обновления ЖК-дисплея составляет 2 секунды. Достаточно наблюдать за реальным изменением оборотов. Увеличение скорости может повлиять на стабильность системы. Это потому, что библиотека LCD использует функции задержки.
Я использовал множество глобальных переменных, чтобы упростить настройку системы под ваши нужды и различные двигатели.
Позже выложу в архив скетчи тестов и тюнинга.
Все используемые библиотеки можно найти в zip-архиве.
ЗаключениеЯ доволен, как работает мой самодельный контроллер.Теперь мне нужно установить двигатель на токарный станок и протестировать его в реальных условиях.
Я хочу поблагодарить коллег из групп Arduino в Facebook за помощь. И спасибо жене за терпение: D
Комментарии и вопросы приветствуются.
Простите за английский. 😉
ОбновлениеЯ добавил в свой код один новый параметр. Это передаточное число шкива. В моем случае это 2,96. Это разница между меньшим шкивом на двигателе и большим на шпинделе. Шкивы, которые я использовал, были взяты из брошенных машин.Используйте эскиз без параметра соотношения или установите его на 1, если шкивы не будут использоваться.
Смонтировал мотор на токарном станке и немного проверил. Я счастлив. Все работает как положено. Крутящего момента хватает даже на малых оборотах.
Скоро сделаю крышку мотора, держатель блока управления и т.
д.
Способы регулирования скорости различных типов двигателей с регулировкой скорости
Казуя ШИРАХАТА
Oriental Motor Co., Ltd. предлагает широкий выбор двигателей с регулировкой скорости. Наши пакеты двигателей с регулировкой скорости включают двигатель, привод (контроллер) и потенциометр, который позволяет легко регулировать скорость. Существует три группы продукции для двигателей с регулировкой скорости. «Блок управления скоростью переменного тока», в котором используется самый популярный однофазный асинхронный двигатель с конденсаторным приводом, небольшой и высокоэффективный «Бесщеточный двигатель постоянного тока» и «Блок инвертора», который объединяет трехфазный асинхронный двигатель с небольшой инвертор.В этой статье объясняется структура, принцип управления скоростью и особенности каждой группы продуктов, а также представлены наши стандартные продукты.
1. Введение
Большое количество двигателей используется для общих целей в нашем окружении, от домашнего оборудования до станков на промышленных предприятиях.
Электродвигатель в настоящее время является необходимым и незаменимым источником энергии во многих отраслях промышленности. Эти двигатели имеют самые разные функции и характеристики.Если сосредоточить внимание на сегменте регулирования скорости на рынке двигателей, серводвигатели и шаговые двигатели управляют своей скоростью с помощью последовательности импульсов, в то время как асинхронный двигатель и бесщеточный двигатель постоянного тока регулируют скорость с помощью внешнего резистора и / или напряжения постоянного тока.
В этой статье объясняется структура, принцип управления скоростью и особенности следующих трех групп продуктов, которые могут относительно легко управлять скоростью с помощью аналогового входа.
- Электродвигатель и редукторные электродвигатели переменного тока
- Бесщеточные двигатели постоянного тока и мотор-редукторы
- Инверторный блок
2.Способы регулирования скорости различных двигателей с регулировкой скорости
Метод управления выходом схемы управления скоростью можно условно разделить на две группы: управление фазой и управление инвертором, которые составляют группы продуктов, показанные на рис.
1.
Рис.1 Классификация двигателей с регулировкой скорости
2.1. Двигатели с регулировкой скорости переменного тока
2.1.1. Конструкция Motor
Как показано на рис. 2, конструкция однофазного и трехфазного асинхронных двигателей включает статор, на котором намотана первичная обмотка, и цельный алюминиевый ротор в форме корзины, отлитый под давлением.Ротор недорогой, потому что конструкция проста и не использует магнит.Рис. 2 Конструкция асинхронного двигателя
Когда необходимо контролировать скорость этого двигателя, для определения скорости используется тахогенератор, который присоединяется к двигателю, как показано на рис. 3. Тахогенератор состоит из магнита, подключенного непосредственно к валу двигателя. и катушка статора, которая обнаруживает магнитные полюса и генерирует переменное напряжение с частотой 12 циклов на оборот.Поскольку это напряжение и частота увеличиваются с увеличением скорости вращения, скорость вращения двигателя регулируется на основе этого сигнала.
Рис.3 Система электродвигателя с регулировкой скорости переменного тока
2.1.2. Принцип управления скоростью
Скорость вращения N асинхронного двигателя может быть выражена выражением (1). Когда напряжение, прикладываемое к двигателю, увеличивается и уменьшается, изменяется скольжение и , затем изменяется частота вращения N.
N = 120 · f · (1- s ) / P · · · · · · · · · · · (1)
N : Скорость вращения [об / мин]
F : Частота 〔Гц〕
P : Число полюсов двигателя
S : Скольжение
В случае асинхронного двигателя, показанного на рис. 4, на кривой «Скорость вращения — крутящий момент» существует стабильный диапазон и нестабильный диапазон. Поскольку невозможно надежно работать в нестабильном диапазоне, простое управление напряжением (управление разомкнутым контуром) ограничивается регулированием скорости в узком диапазоне, например, N1 ~ N3 на рис.
5. Чтобы обеспечить надежную работу даже в вышеупомянутом нестабильном диапазоне, необходимо определять скорость вращения двигателя и использовать механизм регулирования напряжения (управление с обратной связью), который снижает ошибку скорости по сравнению с установить значение.
Рис. 4 Частота вращения — крутящий момент асинхронных двигателей
Рис.5 Простое управление напряжением
Доступные методы управления напряжением включают управление трансформатором или управление фазой.На рис. 6 показано, когда напряжение регулируется с помощью трансформатора. Этот метод не так-то просто сделать с двигателем, регулирующим скорость переменного тока. В качестве альтернативы, напряжение переменного тока можно регулировать, устанавливая время включения / выключения каждого полупериода переменного напряжения (50 или 60 Гц), подаваемого на двигатель, с помощью переключающего элемента (тиристора или симистора), который может напрямую включать и выключать переменный ток.
напряжение, как показано на Рис. 7 и Рис. 8. Регулировка скорости осуществляется методом фазового регулирования путем регулирования среднеквадратичного значения значение переменного напряжения.
Рис.6 Изменение напряжения трансформатором
Рис.7 Изменение напряжения с помощью фазового управления
Рис.8 Цепь управления симистором
Этот метод управления скоростью переменного тока может обеспечить устойчивое управление скоростью за счет регулирования фазы с обратной связью даже в нестабильном диапазоне.
На рис. 9 показана конфигурация системы управления скоростью для двигателя переменного тока в виде блок-схемы.
Рис. 9 Блок-схема системы двигателя с регулировкой скорости переменного тока
Рис.10 Форма сигнала для каждого блока
На рис.
10 показаны формы сигналов каждого блока. Установленное значение d скорости и обнаруженное напряжение e скорости, генерируемое тахогенератором, сравниваются в блоке усилителя сравнения. Затем определяется уровень сигнала , напряжения.
Сигнал напряжения a низкий, когда обнаруженное значение скорости до заданного значения скорости увеличивается, и выше, когда заданное значение скорости уменьшается.Поскольку сигнал запуска выводится в точке, где треугольная волна b, пересекается с сигналом a, напряжения, определяется синхронизация (фазовый угол) при включении симистора с уровнем сигнала a, напряжения. Когда это время является медленным, напряжение, подаваемое на двигатель, становится низким, и скорость вращения двигателя уменьшается. Пониженная скорость вращения возвращается снова, и управление повторяется, так что разница между определенным значением скорости и установленным значением скорости всегда может быть постоянной.
На рис. 11 показан внешний вид упомянутого выше регулятора скорости. На рис. 11 рабочая точка двигателя образует петлю Q-R-S-T-Q с центром на O, и скорость вращения поддерживается между N1 и N2. Этот цикл максимально сокращен за счет увеличения точности определения скорости.
Рис.11 Работа регулятора скорости
Двигатель с регулировкой скорости переменного тока имеет следующие особенности при использовании этого регулирования фазы с обратной связью.
1) Поскольку напряжение переменного тока регулируется напрямую, схема управления скоростью может быть настроена просто потому, что схема сглаживания не нужна, что позволяет получить компактную конструкцию по низкой цене.
2) Таким же образом возможна долговечная конструкция, поскольку нет необходимости в большом алюминиевом электролитическом конденсаторе.
3) Переключение выполняется только один раз в течение каждого полупериода промышленного источника переменного тока, что снижает уровень генерируемого шума.
2.1.3. Характеристики
Электродвигатели переменного тока с регулировкой скорости обычно имеют характеристики «Скорость вращения — крутящий момент», показанные на рис.12.
Рис.12 Характеристики крутящего момента и скорости вращения
«Строка безопасной эксплуатации» приведена на рис. 12. «Строка безопасной эксплуатации» представляет собой ограничение, при котором двигатель может работать в непрерывном режиме без превышения максимально допустимой температуры.
2.2. Бесщеточный блок управления скоростью постоянного тока
2.2.1. Конструкция двигателя
Что касается конструкции бесщеточного двигателя, катушка соединена звездой (Y-разводкой) с тремя фазами: U, V и W и расположена в статоре, а ротор состоит из магнитов. намагниченный в многополюсной конфигурации, как показано на рис.14.
Внутри статора три ИС Холла расположены как магнитные элементы, так что разность фаз выходного сигнала от каждой ИС Холла будет составлять 120 градусов при каждом повороте ротора.
Рис.14 Конструкция бесщеточного двигателя постоянного тока
2.2.2. Принцип управления скоростью
Как показано на рис. 15, характеристики вращательной скорости-момента бесщеточного двигателя постоянного тока показывают отрицательную наклонную характеристику, когда его скорость не контролируется, что аналогично тому, как у щеточного двигателя постоянного тока.
Рис.15 Характеристики скорости вращения бесщеточного двигателя постоянного тока
Когда нагрузка не приложена и входное напряжение установлено на V2 на рисунке 15, рабочая точка двигателя становится P, а скорость вращения равна N1. Когда прикладывается крутящий момент T1 нагрузки, рабочая точка смещается к Q, а скорость вращения снижается до N2, однако скорость вращения возвращается к N1, если напряжение повышается до V3. Следовательно, поскольку скорость вращения изменяется всякий раз, когда изменяется крутящий момент нагрузки, механизму управления скоростью нужно будет только изменять входное напряжение всякий раз, когда наблюдается изменение скорости, чтобы поддерживать постоянную скорость на линии PR.
Этот контроль напряжения реализуется инвертором в выходной части схемы управления (драйвер). Этот инвертор генерирует трехфазное переменное напряжение из постоянного тока путем включения и выключения, как в последовательности, показанной на рис. 16 (b), с использованием шести переключающих элементов (полевых транзисторов или IGBT), показанных на рис. 16 (а).
Рис. 16 (a) Выходная часть схемы управления (драйвер)
Рис.16 (b) Последовательность переключения
Переключающие элементы подключены к обмотке двигателя, как показано на рис.16 (a), и состояние ВКЛ / ВЫКЛ переключающего элемента определяет, какая катушка статора находится под напряжением и в каком направлении будет течь ток, то есть какая катушка станет полюсом N или полюсом S.
Фактически, положение магнитного полюса ротора определяется ИС Холла, и соответствующий переключающий элемент включается или выключается, как показано на Рис.
16 (b). Например, в случае шага 1 транзисторы Tr1 и Tr6 включаются, и ток течет из U-фазы в W-фазу. В это время U-фаза возбуждается как полюс N, а фаза W становится S-полюсом, а ротор поворачивается на 30 градусов, переходя к шагу 2.Один оборот ротора выполняется повторением этой операции 12 раз (шаги 1 ~ 12).
На рис. 17 показана блок-схема конфигурации для управления скоростью бесщеточного двигателя постоянного тока.
Рис.17 Блок-схема системы бесщеточного двигателя постоянного тока
Последовательность переключения инвертора определяется сигналом от ИС Холла в части определения положения на блок-схеме, и двигатель вращается.
Затем сигнал от ИС Холла отправляется на датчик скорости, чтобы стать сигналом скорости, и он сравнивается с сигналом установки скорости в блоке усилителя сравнения, который затем генерирует сигнал отклонения.Значение входного тока двигателя определяется блоком настройки ШИМ на основе сигнала отклонения.
Бесщеточные двигатели постоянного тока имеют следующие особенности.
1) Он имеет высокий КПД, поскольку используется ротор с постоянными магнитами и вторичные потери небольшие.
2) Инерция ротора может быть уменьшена, и достигается высокая скорость реакции.
3) Двигатель можно уменьшить, поскольку он очень эффективен.
4) Колебания скорости при изменении нагрузки незначительны.
Рис.16 показана типичная последовательность переключения (метод подачи напряжения на 120 градусов). Еще более эффективная система бесщеточного двигателя постоянного тока использует метод возбуждения синусоидальной волны путем получения информации о положении ротора с высоким разрешением из программного обеспечения из сигнала IC Холла. Этот метод обеспечивает малошумный метод привода, поскольку ток, протекающий в двигателе, не изменяется быстро. (2)
Рис. 18 Сравнение напряжений, прикладываемых с помощью метода возбуждения синусоидальной волны и метода возбуждения 120 градусов
2.
2.3. Характеристики
Характеристики скорости вращения и крутящего момента бесщеточного двигателя постоянного тока имеют ограниченный диапазон нагрузки в дополнение к области непрерывной работы.
Ограниченная рабочая зона очень эффективна при запуске инерционной нагрузки. Однако, когда работа в ограниченном режиме продолжается в течение пяти секунд или более, активируется функция защиты водителя от перегрузки, и двигатель замедляется до полной остановки.
2.3. Блок управления скоростью инвертора
2.3.1. Принцип управления скоростью
Инверторный блок управляет скоростью трехфазного асинхронного двигателя путем изменения частоты f напряжения, подаваемого на двигатель. Инверторный блок изменяет частоту f, изменяя цикл включения / выключения шести переключающих элементов, и скорость вращения (N) двигателя изменяется пропорционально выражению в формуле (1).
N = 120 · f · (1- s ) / P ·· · · · · · · · · (1)
N : Скорость вращения [об / мин]
F : Частота 〔Гц〕
P : Число полюсов двигателя
S : Скольжение
Кроме того, чтобы напряжение, подаваемое на обмотку, имело синусоидальную форму, инвертор регулирует рабочий цикл ВКЛ / ВЫКЛ, как показано на рис.
21. Время включения / выключения регулируется таким образом, что среднее напряжение, приложенное к двигателю, приобретает форму синусоиды, путем сравнения треугольной волны, называемой несущим сигналом, с формой волны синусоидального сигнала. Этот метод называется ШИМ-управлением.
Рис.19 Дежурный контроль ВКЛ / ВЫКЛ
Метод управления скоростью наших инверторных блоков делится на два типа: управление с обратной связью, которое просто изменяет скорость, и управление с обратной связью, которое уменьшает изменение скорости при изменении нагрузки двигателя.
1) Управление без обратной связи
На рис. 22 показана конфигурация управления без обратной связи в виде блок-схемы.
Рис.20 Блок-схема управления без обратной связи
Этот метод используется для изменения входного напряжения и частоты двигателя в соответствии с заданной частотой. Этот метод подходит для изменения скорости и позволяет получить высокие скорости (частоту можно установить до 80 Гц) просто тогда, когда регулирование скорости с изменяющейся нагрузкой не представляет особой важности.
Создаваемый крутящий момент T двигателя отображается формулой (2).Из этого соотношения можно сказать, что крутящий момент также будет постоянным, если сделать постоянным V / f, отношение напряжения V к частоте f.
Ｔ ＝ Ｋ ・ Ｉ ・ Ｖ ／ ｆ ・ ・ ・ （２）
Ｔ ： Крутящий момент [Н · м]
Ｖ ： Напряжение источника питания [В]
Ｉ ： Ток двигателя [A]
ｆ ： Частота [Гц]
Ｋ ： Постоянная
Однако чем ниже скорость, тем труднее поддерживать постоянным входное сопротивление асинхронного двигателя при изменении f.Следовательно, чтобы получить постоянный крутящий момент от низкой скорости к высокой скорости, необходимо отрегулировать отношение V / f на низкой скорости в соответствии с характеристиками двигателя, как показано сплошной линией на рисунке 23.
Рис.
21 Контроль U / f
2) Управление с обратной связью
На Рис. 24 показана конфигурация блок-схемы системы управления с обратной связью, используемой в нашей серии BHF.
Рис.22 Блок-схема управления по замкнутому контуру
Этот метод определяет разность фаз между напряжением выходного блока инвертора и первичным током, который вычисляет частоту возбуждения, соответствующую нагрузке, с использованием таблицы данных характеристик (рис.25), подготовленный заранее, и регулирует частоту инвертора без необходимости в датчике скорости на двигателе.
Рис.23 Таблица характеристик и данных
Используя эту таблицу характеристик и время t обнаруженной разности фаз, инвертор вычисляет выходную частоту инвертора, которая соответствует команде Nset скорости вращения, установленной потенциометром скорости, и выводит ее как выходную частоту инвертора.
После получения выходной частоты блок управления U / f вычисляет напряжение, приложенное к двигателю, соответствующее выходной частоте f, и выполняет управление скоростью, управляя инвертором PWM.В результате при приложении нагрузки выходная частота инвертора увеличивается, так что уменьшение скорости вращения может быть компенсировано. (3)
2.3.2. Характеристика с
Характеристики скорости вращения-момента инверторного блока показаны на рис. 26 и 27. Как объяснено в разделе «Двигатель, регулирующий скорость переменного тока», на характеристике крутящего момента нарисована «линия безопасной эксплуатации». Эта линия представляет предел для непрерывной работы, а область под этой линией называется областью непрерывной работы.
Рис.24 Характеристики скорости вращения и момента для управления без обратной связи
Рис.25 Характеристики скорости вращения и момента для замкнутого контура управления
3.
Резюме
Oriental Motor предлагает три группы продуктов (двигатели с регулированием скорости переменного тока, бесщеточные двигатели с регулировкой скорости постоянного тока и инверторные блоки) для использования в широком диапазоне приложений регулирования скорости. Подходящий продукт для регулирования скорости можно выбрать в соответствии с функцией, производительностью, стоимостью и целью, которые требуются для вашего приложения.
Oriental Motor продолжит работу над развитием продуктов, чтобы в будущем мы могли предлагать продукты, которые наилучшим образом удовлетворяют различные потребности наших клиентов.
Список литературы
(1) Исследовательская группа по технологиям двигателей переменного тока: «Книга для понимания малых двигателей переменного тока», Kogyo Chosakai Publishing (1998)
(2) Казуо Абе: «Технология бесшумного привода бесщеточного двигателя», RENGA № 163, стр. 19-25 (2003)
(3) Кодзи Намихана, Масаёши Сато: «Новый метод управления трехфазным асинхронным двигателем», RENGA No.
