Схема регулятора оборотов двигателя стиральной машины

Обновлено: 28.03.2024

Электромотор от стиральной машины можно с пользой использовать в хозяйстве. Но если его подсоединить к электросети напрямую, то он будет выдавать максимальные обороты. Решить эту проблему можно с помощью регулятора оборотов.


Среди любителей мастерить всякие полезные вещи своими руками большой популярностью пользуется электромотор от старой стиральной машины. Такие стиралки выпускались еще в советские времена. Сейчас они безнадежно устарели и по своему прямому назначению практически не используются, а вот исправный электродвигатель от стиральной машины может пригодиться. Но здесь есть одна проблема – мотор старой машинки вырабатывает 1250 оборотов при мощности всего в 180 Вт. Небольшие электрические поделки будут работать хорошо, но этого явно недостаточно для нормальной работы даже обычного наждака – при малых оборотах увеличивается износ наждачного камня. Изготовить самодельный дровокол с электромотором или другое серьезное устройство и вовсе не получится, но выход есть.

На рынке сейчас предлагаются в широком ассортименте электродвигатели от стиральной машины автомат современного образца, например, марки Индезит (Indesit). Среди них уже можно подобрать агрегат нужной мощности со скоростью вращения вплоть до пятнадцати тысяч оборотов. Но и здесь домашний мастер может столкнуться с трудностями – если такой электромотор для стиральной машины подсоединить к электросети напрямую, то он сразу будет выдавать максимальные обороты, а повышенная скорость нужна не всегда. Решить данную проблему можно, подключив регулятор оборотов для электрического двигателя. Его можно купить или же собрать своими руками.

Есть несколько способов получить нужный регулятор оборотов для уже имеющегося электромотора:

  • найти у знакомых радиолюбителей или заказать в интернете плату на микросхеме TDA 1085, но поскольку данный продукт уже не выпускается, сделать это с каждым днем становится все сложнее;
  • купить готовый регулятор напряжения под конкретный электромотор для стиральной машины – такого добра на рынке и в интернете сейчас предостаточно;
  • сделать прибор на базе микроконтроллера своими руками.

Последний вариант кому-то может показаться слишком сложным и хлопотным. Но, занявшись данным вопросом серьезно, вы поймете, что можно сделать качественный регулятор под электромотор для стиральной машины даже не имея специальных навыков и больших познаний в области радиоэлектроники. Такой регулятор сможет поддерживать достаточную мощность при любой скорости вращения и обеспечивать подключение мотора к оборудованию разного типа.

Какие моторы стоят в стиралках

Большая часть встречающихся на рынке стиральных машин оборудовано моторами коллекторного типа. Для их функционирования не требуются конденсаторы, поэтому их можно включать в электросеть сразу же напрямую, что довольно удобно.


Стандартный коллекторный электромотор для стиральной машины в своем составе имеет:

  • ротор на подшипниках;
  • статор на постоянных магнитах;
  • коллекторный узел;
  • две или четыре щетки электродвигателя стиральной машины;
  • тахогенератор или датчик эффекта Холла.

Для регулировки и управления скоростью двигателя задействуются именно датчики и тахогенераторы, поэтому если планируется запустить электромотор для стиральной машины от электросети напрямую, то они не понадобятся. Но для подключения качественного регулятора оборотов, поддерживающего мощность при номинальной нагрузке, эти устройства необходимы.

Особенности подключения электромотора

Прежде чем приступать к регулировке оборотов, электромотор для стиральной машины следует правильно подключить. Стандартные двигатели от стиральной машины автомат коллекторного типа оснащены несколькими выходами, которые начинающий умелец может легко перепутать. Поэтому рассмотрим особенности подключения электродвигателя от стиральной машины подробнее и заодно проверим его работоспособность. Ведь агрегат может не запускаться еще из-за того, что он попросту неисправен.

Рекомендации по правильному подключению двигателя стиральной машины следующие:

  • возьмите мотор, осмотрите его и найдите несколько проводов, идущих от башмаков или катушек возмущения;
  • с помощью омметра, выставленного на минимальное значение, прозвоните все эти выходы, чтобы отыскать катушку с наибольшим показателем сопротивления (если проводов всего два, то этого можно не делать);
  • найдите коллектор и щетки электродвигателя стиральной машины, от которых тоже отводится пара проводов;
  • отыщите группу проводов, идущих от таходатчика (часто они вынесены наружу на корпус, но иногда электромотор для стиральной машины приходится разбирать). Если у таходатчика только два выхода, то его тоже можно прозвонить омметром, но для приборов с тремя проводами такой способ не подходит;
  • соедините один выход от катушки с одним проводом от коллектора, а вторую пару этих проводов выведите для запитывания от электросети;
  • впервые разобравшись, как подключить электромотор от стандартных стиральных автоматов, желательно все найденные провода (коллектора. таходатчика, катушки) пометить цветными маркерами или соответствующими наклейками.


Существует также другой хороший способ, как проверить назначение проводов, но он возможен только тогда, когда электромотор для стиральной машины имеет клеммную колодку, с помощью которой он изначально подключался к электросети еще на стиральной машинке. На нее обычно выведены такие провода:

  • два на коллектор и щетки электродвигателя стиральной машины;
  • два или три от статорной обмотки катушки;
  • два от таходатчика.

Когда от катушки отходит три провода, то через средний вывод осуществлялось увеличение оборотов, когда стиральную машинку запускали в режиме отжимания. При прозванивании омметром пара проводов с наибольшим сопротивлением будет обеспечивать повышенный крутящий момент на сниженных оборотах. А на выводах с наименьшим сопротивлением момент будет ниже на более высоких скоростях. На колодке также могут быть провода какой-либо защитной системы, но они вам не нужны.

Чтобы электромотор от стиральной машины (его якорь) вращался в обратную сторону, провода следует подсоединить наоборот – первую пару от коллектора и катушки подключить к переменной сети, а другую пару соединить между собой. Это может понадобиться, если нужно закрепить электромотор для стиральной машины на определенной плоскости, повернуть или изменить которую нельзя, а вращение не совпадает с нужным направлением. Если реверс необходим для постоянной работы, то такую возможность изменения направления можно реализовать с помощью шестиконтактного переключателя типа DPDT, где средняя контактная пара при одном из двух положений тумблера соединяется с независимыми контактами на полюсах.

Если все сделано правильно, то электромотор для стиральной машины готов к пробному запуску. Его можно считать успешным, когда агрегат плавно, без рывков и заеданий набрал обороты, при этом щетки электродвигателя стиральной машины не должны искрить. Теперь следует заняться регулятором оборотов. Для этого существует не одна стандартная схема подключения электродвигателя стиральной машины – их сейчас предлагается множество. Остановимся на двух наиболее распространенных и доступных вариантах.

Подключение через регулятор напряжения

Наиболее простой способ регулировать электродвигатель от стиральной машины – это подсоединить любой доступный прибор для изменения напряжения (диммер, автоматику от дрели и прочее). Как правило, такие регуляторы имеют переключатель в виде вращающегося тумблера, изменение положения которого приводит к снижению или увеличению скорости электромотора.


Стандартная схема подключения электродвигателя стиральной машины посредством готового регулятора напряжения следующая:

  • соединяются один якорный и один катушечный выходы;
  • второй катушечный выход отводится для подсоединения к электросети;
  • второй якорный выход подключается к одному выходу регулятора;
  • второй выход регулятора подключается к электросети.

После подключения регулятора запустите электромотор для стиральной машины и проверьте его работу на минимальной мощности. Без нагрузки визуально определить, какая мощность выставлена на диммере сложно, поскольку обороты все равно остаются внушительными. Но если, например, прислонить к оси деревянный брусок, электромотор от стиральной машины начнет замедляться и может даже полностью остановиться. Из этого следует, что при снижении напряжения электромотор для стиральной машины катастрофически теряет мощность, что часто неприемлемо даже для самоделок. Поэтому данный способ хоть и простой, но малоэффективный.

Подключение электромотора через микросхему

Прежде чем включить электромотор для стиральной машины, мы искали провода от таходатчика. Они пригодятся именно для такого способа реализации регулировки оборотов без потери мощности. Самостоятельно управлять скоростью мотора таходатчик не умеет – он выступает в роли посредника. Функция контроля возлагается на микросхему, запитанную от электросети и соединенную с катушкой, якорем и тахогенератором. Если подключить электромотор для стиральной машины таким образом, то можно тоже управлять вращением вала через специальный переключатель. Как проверить потерю мощности при увеличении нагрузки, мы уже знаем – также подставьте под шкив деревянный брусок. На мгновение обороты вала заметно снизятся, но потом скорость восстановится, даже несмотря на прикладываемые усилия.


Объясняется это тем, что в момент критического снижения оборотов из-за возросшей нагрузки таходатчик подает тревожный сигнал на микросхему, которая на него сразу же реагирует, увеличивая мощность и выравнивая скорость. Поэтому электромотор для стиральной машины практически не снижает оборотов. С таким регулятором может эффективно функционировать тот же дровокол или дробилка для зерна – достаточно подобрать подходящий двигатель.

Алгоритм работы подобных систем регулировки следующий:

  1. Определение количества заданных оборотов .
  2. Получение данных от таходатчика и запись их в регистре.
  3. Сравнение заданных и фактических оборотов исходя из показаний датчика.
  4. Если совпадают – не реагировать.
  5. При не совпадении в большую сторону – увеличить угол фазового среза системы импульсно-фазового управления на нужное значение (понижение мощности, напряжения и тока).
  6. Когда не сходятся в меньшую сторону – уменьшить угол фазового среза СИФУ на необходимое значение (повышение тока, мощности и напряжения).

Это непрерывный циклический процесс. Когда электромотор для стиральной машины нагружается, автоматика самостоятельно решает – повысить напряжение или понизить. Сейчас с такой задачей может легко справится практически любой микроконтроллер. Но новые современные модели стоят порой дорого. Более дешевое решение – использовать готовую интегральную микросхему TDA1085. Сейчас она уже серийно не выпускается, поэтому основная сложность заключается в том, чтобы ее приобрести.

Подсоединить электромотор стиральной машины к TDA1085 можно по схеме, приведенной ниже.


Условные обозначения здесь следующие:

  • M – вывод на электромотор для стиральной машины;
  • АС – выход к электросети переменного тока 220B;
  • T – подсоединение таходатчика;
  • R0/R1/R2 – регулировка оборотов текущих, минимальных и максимальных соответственно;
  • R3 – для регулировки в случае неравномерной работы двигателя.

Если вы решили использовать коллекторный электромотор для стиральной машины, то следует помнить, что его конструкция предполагает наличие высоких оборотов. Нормальной работы на малых оборотах часто не удается достичь даже при подключении специального регулятора. Здесь может помочь применение зубчатой или ременной передачи.

Реле регулировки оборотов

Реле регулировки оборотов

Нужные ненужные вещи

Многие просто вывезут машину на свалку и забудут о ней. Но это не решение вопроса для рачительного и умелого хозяина. Вы были бы удивлены, узнав, куда и какие детали стиральной машины можно было бы приспособить в домашнем хозяйстве. И в нашей статье мы расскажем о наиболее ценной детали данного агрегата – об исправном двигателе стиральной машинки-автомат.

Наиболее подходящий вариант использования электродвигателя – это его подключение к другому устройству. Например, электроточильному станку (или любому другому). Но для этого, прежде всего, нужно подключить мотор к бытовой сети 220 В и отрегулировать количество его оборотов.

oborotov_dvigatelya_ot_stiralnoj_mashiny_7

Подключение к 220 Вольт

Для того чтобы подключить электродвигатель к домашней электросети, понадобится мультиметр.

С его помощью прозваниваем выходные провода, идущие от электромотора. Цель данной операции: обнаружить среди проводов (от 2 до 4 штук) два с наибольшим сопротивлением (порядка 12 Ом). Соответственно, если проводов всего 2, то задача упрощается до минимума. На данный момент мы имеем на руках два силовых провода от катушки возбуждения двигателя стиральной машины.

oborotov_dvigatelya_ot_stiralnoj_mashiny_6

Далее выявляем провода от коллектора и щеток двигателя. Их тоже два, так что перепутать их невозможно.

Третья необходимая нам пара проводов принадлежит таходатчику. В основном они прикреплены на корпусе двигателя. В противном случае придется его (мотор) частично разобрать.

Один из коллекторных проводов соединяем с катушечным. А оставшуюся пару (коллектор — катушка) подключаем удобным способом к сети 220 Вольт. Проводим пробный запуск.

Если вы не знаете, что означают и как выглядят названные нами детали: катушка возбуждения, коллектор, таходатчик и так далее, лучше отложите чтение данной статьи до ознакомления с устройством и принципом работы коллекторного двигателя стиральной машины-автомат.

oborotov_dvigatelya_ot_stiralnoj_mashiny_5

Регулировка оборотов двигателя от стиральной машины-автомат

Скорость вращения двигателя играет важную роль в его дальнейшем применении. Существует большое количество схем и печатных плат, на основе которых производится подключение электродвигателей стиральных машин. И еще большее количество плат регулировки оборотов двигателя от стиральной машины самодельного изготовления, которые порой намного эффективнее и качественнее, чем их фабричные аналоги. Рассмотрим две схемы регулировки оборотов двигателя от стиральной машины.

oborotov_dvigatelya_ot_stiralnoj_mashiny_4

Регулятор напряжения

Самым простым и доступным регулятором количества оборотов электромотора стиральной машины является любое устройство, предназначенное для подобных действий. Это может быть:

  • Димер;
  • Гашетка электродрели;
  • Поворотное колесо и т.д., взятое от любого бытового прибора или приобретенное в магазине.

Смысл операции по регулировке оборотов прост и заключается в уменьшении или увеличении поступающего напряжения на двигатель из сети 220 Вольт. То есть поворачивая колесо регулировки, мы регулируем напряжение, а следовательно, и задаем скорость вращения. Схема данного подключения выглядит следующим образом:

  • Провод от катушки (1) соединяем с кабелем, идущим от якоря.
  • 2-катушечный провод направляем на сеть.

oborotov_dvigatelya_ot_stiralnoj_mashiny_4

  • Оставшийся кабель (2) якоря замыкаем на димер.
  • Второй выход димера – на сеть.
  • Производим пробный запуск электромотора и работу регулятора.

Если вы ничего не перепутали, двигатель будет послушно изменять количество своих оборотов. Но появится одна большая проблема. При касании к вращающейся оси двигателя он будет останавливаться. То есть при малейшем стороннем воздействии происходит потеря мощности, независимо от подаваемого напряжения. По сути, мы имеем на руках работающий движок без каких-либо полезных функций.

Подключение через плату (микросхему)

Наша схема регулировки оборотов изначально не была самой элементарной. И именно для этого мы использовали в ней тахогенератор. Теперь пришло время заняться им. Ведь с помощью таходатчика мы сможем регулировать обороты двигателя стиральной машины без какой-либо потери его мощности, то есть превратив электромотор в реально функциональное устройство.

В нашем случае таходатчик является посредником между двигателем и микросхемой, которая выглядит следующим образом. Данная схема создана на основе заводской платы с маркировкой TDA 1085. Приобрести ее не составит никакого труда в магазинах радиотехники.

Вполне уместным будет вопрос — что изменится в работе двигателя после его подключения через микросхему? Очень многое.

Если при обычном подключении, описанном нами выше, запускать двигатель в работу приходилось движением руки. То теперь это возможно простым поворотом тумблера. При попытке воздействия на вращающийся шкив двигатель не останавливается полностью, а сбрасывает обороты буквально на долю секунды, после чего возвращается к заданной мощности, но уже с учетом возросшей нагрузки.

То есть встроенная нами микросхема, получив сигнал от таходатчика об уменьшении количества оборотов из-за возросшей нагрузки, мгновенно реагирует на это и увеличивает мощность, а следовательно, и количество оборотов электромотора.

Atmel U211B - контроллер оборотов двигателя от стиралки для домашнего станка

Моя новая датагорская статья посвящена теме о превращении электродвигателя от стиральной машины в электропривод с поддержанием частоты оборотов и набором защит для небольшого токарного станочка.

Хитрый и полезный чип Atmel U211B нам в помощь. У кого имеется старый движок без дела — смело к паяльнику. Далее описана практическая реализация контроллера для его запуска и регулировки оборотов.

Содержание / Contents

↑ Интро

Всё началось с удачного приобретения: маленького токарного станочка. Точный, не раздолбанный грубым обращением, но вот с приводной частью была беда. Предыдущий владелец использовал, по всей видимости, обычный асинхронный двигатель, а обороты регулировал перекидыванием ремня с одной пары шкивов на другую. Это лучше, чем ничего, но всё-таки далеко не самый правильный подход.

Нам хотелось иметь возможность регулировать обороты в широких пределах, что позволяет обрабатывать заготовки разных диаметров с одинаковой лёгкостью.

↑ Мой двигатель от стиралки

В современных стиральных машинах применяются двигатели, которые отлично подходят для решения этой задачи. Существует много моделей, но все их объединяют некоторые конструктивные особенности: они щеточные, с последовательным возбуждением и имеют датчик оборотов! А ещё шкив под поликлиновый ремень. Такие разные и такие одинаковые…
Мне попался такой, итальянский, 350-14000 оборотов:


Atmel U211B - контроллер оборотов двигателя от стиралки для домашнего станка

ВНИМАНИЕ! Нельзя включать двигатели с последовательным возбуждением без нагрузки и без регулятора оборотов. У них теоретически нет такого понятия, как обороты холостого хода. Двигатель может раскручиваться до чудовищных оборотов, т. е. уходить вразнос.
Если хотите проверить работоспособность двигателя, можно ткнуть на секунду. Надолго оставлять нельзя!

↑ Датчик оборотов



Не забывайте, чтобы дать значительную нагрузку двигателю, нужно использовать дополнительный вентилятор охлаждения, т. к. производительности родной крыльчатки на низких оборотах не хватает.

↑ Электроника. Почему Atmel U211B?

Довольно популярен похожий контроллер на TDA1085 . Одну и ту же схему и плату перепечатывают по всему интернету, и у всех она работает, кроме меня. К сожалению, мне так и не удалось ничего от него добиться. Похоже, или микросхемы были слегка поддельные, или просто руки кривые.
Останки неудачного макета:


Микросхема U211B от Atmel обещала точно такой же функционал, но схема немного проще, плата немного проще, настройка существенно проще.
Смотрите сами:

Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.


Существуют версии схемы на U211B для работы с оптическими датчиками и датчиками Холла. Примеры различных применений можно найти в документации на микросхему (см. архивы к статье). Тех, кто хочет глубже разобраться в теме, ещё раз отсылаю к даташиту.

↑ Настройка контроллера оборотов и защиты

Честно говоря, нельзя наверняка сказать, что эта схема идеально подойдет вашему двигателю.
Дело в том, что двигатели всё-таки, при всей своей похожести, разные и чтобы всё работало правильно, нужно внимательно вчитаться в даташит и высчитать каждый номинал. Каюсь, я не стал этого делать. Уже надоела вся эта возня с TDA1085 , хотелось просто включить и услышать наконец работу мотора! Я внес изменения только в той части, которая отвечает за вход с датчика и подобрал R3, R16, R17 и С11. Прокатило, как ни странно.

Подстроечник R8 задаёт чувствительность защиты. Мне пришлось его открутить почти до конца вправо, похоже номинал R4 всё-таки великоват. На среднем положении R8 двигатель вообще не стартовал.

Подбором R16, R17 устанавливаются минимальные и максимальные обороты.

Подстроечник R10 задаёт минимальное напряжение на двигателе. Если вы даже закоротите R16 и переменником R15 выставите обороты в ноль, мотор будет продолжать крутиться от этого напряжения, но без стабилизации оборотов.

Если вал двигателя остановить, контроллер это поймет и попытается его перезапустить импульсами полной мощности. Сначала короткими, потом более длинными.

С11 — задающий элемент преобразователя частоты в напряжение. В зависимости от того, сколько импульсов на 1 оборот дает датчик, он может отличаться в очень широких пределах. В нашем случае 22 нФ работает нормально.

↑ Электродвигатель в работе, фото и видео









На видео есть попытка дать нагрузку на вал рукой. Не повторяйте такого хулиганства, не нарушайте ТБ!



При пуске электродвигателя происходит превышение потребления тока в 7 раз, что способствует преждевременному выходу из строя электрической и механической частей мотора. Для предотвращения этого следует применять регулятор оборотов электродвигателя. Существует много моделей заводского плана, но для того чтобы сделать такое устройство самостоятельно, необходимо знать принцип действия электродвигателя и способы регулирования оборотов ротора.

Общие сведения

Электродвигатели переменного тока получили широкое распространение во многих сферах жизнедеятельности человека, а именно — модели асинхронного типа. Основное назначение двигателя как электрической машины — трансформация электрической энергии в механическую. Асинхронный в переводе означает неодновременный, так как частота вращения ротора отличается от частоты переменного напряжения (U) в статоре. Существует две разновидности асинхронных двигателей по типу питания:

Однофазные применяются для домашних бытовых нужд, а трехфазные используются на производстве. В трехфазных асинхронных двигателях (далее ТАД) используются два вида роторов:

Замкнутые составляют около 95% от всех применяемых двигателей и обладают значительной мощностью (от 250 Вт и выше). Фазный тип конструктивно отличается от АД, но применяется достаточно редко по сравнению с первым. Ротор представляет собой стальную фигуру цилиндрической формы, которая помещается внутрь статора, причем на его поверхность напрессован сердечник.

Короткозамкнутый и фазный роторы

Впаянные или залитые в поверхность сердечника и накоротко замкнутые с торцов двумя кольцами высокопроводящие медные (для машин большой мощности) или алюминиевые стержни (для машин меньшей мощности) играют роль электромагнитов с полюсами, обращенными к статору. Стержни обмотки не имеют какой-либо изоляции, так как напряжение в такой обмотке нулевое.

Более часто используемый для стержней двигателей средней мощности алюминий отличается малой плотностью и высокой электропроводностью.

Для уменьшения высших гармоник электродвижущей силы (ЭДС) и исключения пульсации магнитного поля стержни ротора имеют определенным образом рассчитанный угол наклона относительно оси вращения. Если используется электромотор маленькой мощности, то пазы представляют собой закрытые конструкции, которые отделяют ротор от зазора с целью увеличения индуктивной составляющей сопротивления.

  1. Металлические или ступенчатые с ручным переключением.
  2. Жидкостные (за счет погружения на глубину электродов).

Щетки, выполненные из графита, изнашиваются, и некоторые модели оборудованы короткозамкнутым конструктивным исполнением, которое поднимает щетки и замыкает кольца после запуска мотора. АД с фазным ротором являются более гибкими в плане регулирования Iп.

Конструктивные особенности

Асинхронный двигатель не имеет выраженных полюсов в отличие от электромотора постоянного тока. Число полюсов определяется количеством катушек в обмотках неподвижной части (статор) и способом соединения. В асинхронной машине с 4-мя катушками проходит магнитный поток. Статор выполняется из листов спецстали (электротехническая сталь), сводящих к нулю вихревые токи, при которых происходит значительный нагрев обмоток. Он приводит к массовому межвитковому замыканию.


В электромоторах мощностью до 100 кВт применяется алюминий, обладающий незначительной плотностью — для заливки в пазы сердечника ротора. Но несмотря на такое устройство, двигатели этого типа греются. Для решения этой проблемы используются вентиляторы для принудительного охлаждения, которые насаживаются на вал. Эти двигатели просты и надежны. Однако двигатели потребляют при пуске большой ток, в 7 раз больше номинального. Из-за этого они имеют низкий пусковой момент, так как большая часть энергии электричества идет на нагрев обмоток.

Принцип работы

При протекании I по статорной обмотке в каждой из них создается магнитный поток (Ф). Эти Ф сдвинуты на 120 градусов относительно друг друга. Полученный Ф является вращающимся, создающим электродвижущую силу (ЭДС) в алюминиевых или медных проводниках. В результате этого и создается пусковой магнитный момент электромотора, и ротор начинает вращаться. Этот процесс называется еще в некоторых источниках скольжением (S), показывающим разность частоты n1 электромагнитного поля стартера, которое становится больше, чем частота, полученная при вращении ротора n2. Вычисляется в процентах и имеет вид: S = ((n1-n2)/n1) * 100%.

Методы настройки оборотов

Для предотвращения отрицательного влияния во время пуска нужно уменьшить обороты электродвигателя 220 в или 380 в. Существует несколько способов достижения этой цели:

  1. Изменение значения R цепи ротора.
  2. Изменение U в обмотке статора.
  3. Изменение частоты U.
  4. Переключение полюсов.

При изменении значения R роторной части при помощи дополнительных резисторов приводит к снижению частоты вращения, но в результате этого уменьшается мощность. Следовательно, получается значительная потеря электроэнергии. Этот тип регулирования следует применять для фазного ротора.

При изменении значений U на статорной катушке возможно механическое или электрическое управление частотой вращения ротора. В этом случае используется регулятор U. Использование такого способа позволяет применять его только при вентиляторном характере нагрузки (например, регулятор оборотов вентилятора 220в). Для всех остальных случаев применяют трехфазные автоматические трансформаторы, позволяющие плавно изменять значения U, или тиристорные регуляторы.

Исходя из формулы зависимости частоты вращения от частоты питающего U можно производить регулирование количества оборотов ротора. Частота вращающегося магнитного поля статора вычисляется по формуле: Nст = 60 * f /p (f — частота тока питающей сети, p — число пар полюсов). Этот способ обеспечивает возможность плавного регулирования частоты вращения роторной части. Для получения высокого коэффициента полезного действия нужно изменять частоту и U. Этот способ является оптимальным для двигателей с короткозамкнутым ротором, так как потери мощности минимальны. Существует два метода изменения количества пар полюсов:

  1. В статор (в пазы) нужно уложить 2 обмотки с различным числом p.
  2. Обмотка состоит из двух частей, соединенных параллельно или последовательно.

Основным недостатком этого метода является поддержание ступенчатого характера изменения частоты электромотора с короткозамкнутым ротором.

Виды и критерии выбора

Для выбора регулятора нужно руководствоваться определенными характеристиками для конкретного случая. Среди всех критериев можно выбрать следующие:


  1. По типу управления. Для двигателей коллекторного типа применяются регуляторы с векторной или скалярной системой управления.
  2. Мощность является основным параметром, от которого нужно отталкиваться.
  3. По диапазону U.
  4. По диапазону частот. Нужно выбирать модель, которая соответствует требованиям пользователя для конкретного случая.
  5. Прочие характеристики, в которые включены гарантия, габариты, комплектация.

Кроме того, регулятор подбирается мощнее, чем сам электродвигатель по формуле: Pрег = 1,3 * Pдвиг (Pрег, Pдвиг — мощность регулятора и двигателя соответственно). Его нужно выбирать на разные диапазоны U, так как универсальность играет важную роль.

Устройство на тиристорах

В этой модели, представленной на схеме 1, применяются 2 тиристора, включенных встречно-параллельно, хотя их можно заменить одним симистором.


Схема 1 — Тиристорная регулировка оборотов коллекторного двигателя без потери мощности.

Эта схема производит регулирование с помощью открытия или закрытия тиристоров (симистора) при фазовом переходе через нейтраль. Для корректного управления коллекторным двигателем применяют следующие способы модификации схемы 1:

  1. Установка защитных LRC-цепей, состоящих из конденсаторов, резисторов и дросселей.
  2. Добавление на входе емкости.
  3. Использование тиристоров или симистора, ток которых превышает номинальное значение силы тока двигателя в диапазоне от 3..8 раз.

Этот тип регуляторов имеет достоинства и недостатки. К первым относятся низкая стоимость, маленький вес и габариты. Ко вторым следует отнести следующие:

  • применение для моторов небольшой мощности;
  • происходит шум и рывки мотора;
  • при использовании схемы на симисторах происходит попадание постоянного U на двигатель.

Этот тип регулятора ставится в вентиляторы, кондиционеры, стиральные машины и электродрели . Отлично выполняет свои функции, несмотря на недостатки.

Транзисторный тип

Еще одним названием регулятора транзисторного типа является автотрансформатор или ШИМ-регулятор (схема 2). Он изменяет номинал U по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) при помощи выходного каскада, в котором применяются транзисторы типа IGBT.


Схема 2 — Транзисторный ШИМ-регулятор оборотов.

Коммутация транзисторов происходит с высокой частотой и благодаря этому можно изменить ширину импульсов. Следовательно, при этом изменится и значение U. Чем длиннее импульс и короче паузы, тем выше значение U и наоборот. Положительные аспекты применения этой разновидности следующие:

  1. Незначительный вес прибора при низких габаритах.
  2. Довольно низкая стоимость.
  3. При низких оборотах отсутствие шума.
  4. Управление за счет низких значений U (0..12 В).

Основной недостаток применения заключается в том, что расстояние до электромотора должно быть не более 4 метров.

Регулирование за счет частоты


Регулирование оборотов моторов различных типов за счет частоты получило широкое применение. Частотное преобразование занимает лидирующую позицию на рынке сбыта устройств-регуляторов оборотов и осуществления плавного пуска. Благодаря своей универсальности возможно влиять на мощность, производительность и скорость любого устройства с электродвигателем. Эти устройства применяются для однофазных и трехфазных двигателей. Применяются такие виды частотных преобразователей:

  1. Специализированные однофазные.
  2. Трехфазные без конденсатора.

Для регулирования оборотов используется конденсатор, включенный с обмотками однофазного двигателя (схема 3). Этот преобразователь частоты (ПЧ) имеет емкостное R, которое зависит от частоты протекающего переменного тока. Выходной каскад такого ПЧ выполнен на IGBT-транзисторах.


Схема 3 — Частотный регулятор оборотов.

У специализированного ПЧ есть свои преимущества и недостатки. Преимуществами являются следующие:

  1. Управление АД без участия человека.
  2. Стабильность.
  3. Дополнительные возможности.

Существует возможность управлять работой электромотора при определенных условиях, а также защита от перегрузок и токов КЗ. Кроме того, возможно расширять функционал при помощи подключения цифровых датчиков, мониторинга параметров работы и использования PID-регулятора. К минусам можно отнести ограничения при управлении частотой и довольно высокую стоимость.

Для трехфазных АД применяются также устройства регулирования частоты (схема 4). Регулятор имеет на выходе три фазы для подключения электромотора.


Схема 4 — ПЧ для трехфазного двигателя.

У этого варианта тоже есть свои сильные и слабые стороны. К первым можно отнести следующие: низкую стоимость, выбор мощности, широкий диапазон частотной регуляции, а также все преимущества однофазных преобразователей частоты. Среди всех отрицательных сторон можно выделить основные: предварительный подбор и нагрев при пуске.

Изготовление своими руками


Схема 5 — Простой регулятор оборотов на симисторе.

Этот регулятор может быть использован и для регулировки оборотов двигателя постоянного тока 12 вольт, так как является довольно простым и универсальным. Обороты регулируются благодаря изменению параметров Р1, определяющему фазу входящего сигнала, который открывает переход симистора.

Существует еще одна схема. Она работает немного по-другому: путем обеспечения хода энергии обратного типа, которое является оптимально выгодным. В схему включен довольно мощный тиристор.


Схема 6 — Устройство тиристорного регулятора.

Схема состоит из генератора сигнала управления, усилителя, тиристора и участка цепи, выполняющего функции стабилизатора вращения ротора.

Наиболее универсальной схемой является регулятор на симисторе и динисторе (схема 7). Он способен плавно убавить скорость вращения вала, задать реверс двигателю (изменить направление вращения) и понизить пусковой ток.


Принцип работы схемы:

  1. С1 заряжается до U пробоя динистора D1 через R2.
  2. D1 при пробитии открывает переход симистора D2, который отвечает за управление нагрузкой.

​Напряжение при нагрузке прямо пропорционально зависит от частотной составляющей при открытии D2, зависящего от R2. Схема применяется в пылесосах. Она содержит универсальное электронное управление, а также способность простого подключения питания 380 В. Все детали следует расположить на печатной плате, изготовленной по лазерно-утюжной технологии (ЛУТ). Подробно с этой технологии изготовления плат можно ознакомиться в интернете.

Таким образом, при выборе регулятора оборотов электродвигателя возможна покупка заводского или изготовление своими руками. Самодельный регулятор сделать достаточно просто, так как при понимании принципа действия устройства можно с легкостью собрать его. Кроме того, следует соблюдать правила безопасности при осуществлении монтажа деталей и при работе с электричеством.

Читайте также: