Схема управления однофазным вентилятором

Обновлено: 19.04.2024

Вентиляторы широко используются в разных сферах человеческой деятельности. Приборы можно встретить в жилых и общественных помещениях, с их помощью происходит охлаждение компьютеров и ноутбуков, их устанавливают в вытяжные и приточно-вытяжные вентиляционные установки и системы кондиционирования. Однако работа прибора на полную мощность не всегда нужна и целесообразна. Поэтому для ограничения частоты вращения лопастей используют специальные устройства – регуляторы скорости вентиляторов.

Технические характеристики

Регулятором скорости вентилятора называют небольшой прибор, способный снижать или увеличивать обороты вращения рабочего вала. Контроллеры подключаются к вентиляторам по определённой схеме и управляются при помощи ручного метода либо автоматики. Автоматические модели тесно взаимосвязаны с другими устройствами вентиляционной установки, например, с датчиками, определяющими температуру, давление, движение, а также с фотодатчиками и приборами, определяющими влажность. Данные с этих приборов передаются на контроллер, который на их основании выбирает подходящий скоростной режим.

Механические модели управляются вручную. Регулирование скорости вращения осуществляется при помощи колёсика, установленного на корпусе прибора. Нередко контроллеры монтируются в стену по принципу выключателя, что делает их использование удобным, и позволяют в любой момент плавно изменить количество оборотов. Приборы выпускаются в большом диапазоне мощности и способны работать от напряжения как 220, так и 380 В.

Принцип работы и предназначение

Во время постоянной работы вентилятора на максимальных оборотах, ресурс прибора исчерпывается достаточно быстро. В результате мощность устройства заметно снижается, а прибор выходит из строя. Это обусловлено тем, что многие детали не способны выдерживать такой ритм, из-за чего они быстро изнашиваются и ломаются. Чтобы ограничить скорость вращения лопастей и увеличить срок службы вентилятора, в вентиляционную установку встраивают контроллер скорости.

Помимо сбережения рабочего ресурса, контроллеры выполняют важную функцию по снижению шума от работающих вентиляционных систем. Так, в офисных помещениях, где наблюдается большое скопление оргтехники, уровень шума может достигать 50 ДБ, что обусловлено одновременным функционированием нескольких устройств, вентиляторы которых работают на максимальных оборотах. В таких условиях человеку сложно настроиться на рабочий лад и сосредоточиться.

Выходом из сложившейся ситуации является оснащение вентиляционных установок регуляторами скорости. Ещё одним веским аргументом в пользу использования регуляторов является экономный расход электроэнергии. В результате уменьшения количества оборотов и снижения общей мощности вентилятор начинает потреблять меньше энергии, что положительно сказывается на бюджете.

Принцип действия контроллера заключается в изменении напряжения, которое подаётся на обмотку двигателя вентилятора. Существуют более дорогостоящие модели, способные регулировать скорость вращения посредством изменения частоты тока. Однако стоимость таких изделий зачастую превышает стоимость самого вентилятора, из-за чего их установка является нецелесообразной.

Сфера применения

Контроллеры скорости вращения применяются практически везде, где есть вентиляционные установки. Регуляторы незаменимы при обустройстве вентсистем спортивных залов, офисов и кафе. Нередко такие устройства можно встретить в индивидуальных системах климат-контроля. Кондиционеры, работающие на обогрев помещений, также оборудованы контроллерами – мощными трансформаторными приборами, способными регулировать частоту вращения крыльчатки.

Однако самым распространённым вариантом установки контроллера являются компьютеры и ноутбуки. Регуляторы способны значительно снижать уровень шума вентиляторов и часто оснащены дополнительными функциями, такими как подсветка, температурный датчик и звуковой сигнал аварийного отключения. Некоторые модели оборудованы дисплеем.

Контроллеры для компьютерных вентиляторов носят название реобас и способны обслуживать сразу по несколько вентиляторов.

Разновидности

Регуляторы ограничения скорости вентилятора бывают нескольких видов.

Ступенчатые модели с применением автотрансформатора

Суть работы этого прибора заключается в том, что обмотка прибора разветвлена, поэтому в процессе подключения к ответвлениям вентилятор получает несколько пониженное напряжение. При помощи специального переключателя тот или иной вентилятор подключается к нужному участку обмотки, а скорость его вращения падает. Синхронно с этим снижается потребление электричества, что приводит к общей экономии ресурса.

Регулировка прибора осуществляется при помощи специальной ручки, оснащённой ступенчатой шкалой, имеющей 5 положений. Достоинствами моделей является их надёжность и долгий срок службы. К недостаткам относят довольно габаритный блок управления, что не всегда удобно при размещении устройства в ограниченных пространствах, а также невозможность плавного переключения. Однако при подключении датчиков температуры и таймера переключение скоростей вращения можно автоматизировать.

Автотрансформаторы с электронным управлением

Суть работы таких устройств несколько отличается от принципа действия предыдущих моделей. Прибор оснащён транзисторной схемой и способен модулировать импульсы, плавно изменяя при этом напряжение. Сила напряжения напрямую зависит от частоты импульсов и пауз между ними. Так, при коротких импульсах и длинных паузах напряжение будет намного ниже, чем при длинных импульсах и коротких паузах.

Преимуществами данного контроллера являются небольшие размеры и комфортная стоимость. К недостаткам относят короткую длину соединяющего кабеля. Это вызывает необходимость отдельного расположения блока от ручки управления и его размещения поближе к вентилятору. Электронные модели используются на крупных производствах в сочетании с мощными вентиляционными установками. Они устойчивы к перегрузкам и способны к непрерывной работе в течение длительного времени.

Симисторный (тиристорный) контроллер

Данный вид регуляторов является самым распространённым. Прибор используется для подключения к однофазному вентилятору переменного тока, однако, может работать и с постоянным. При работе прибора каждый из тиристоров понижает выходное напряжение, уменьшая тем самым количество оборотов в минуту. Плюсами устройств является низкая стоимость, небольшой вес и возможность убавления числа оборотов практически до нуля.

К недостаткам относят вероятность появления искр на обмотке, короткий срок службы и ограничения по мощности нагрузки.

Как подключить?

При подключении регулятора скорости к вентиляторам ноутбука напряжением 12 вольт необходимо выяснить предельно допустимые температуры деталей устройства. Иначе можно лишиться компьютера, у которого от перегрева выйдут из строя процессор, материнская плата и графическая карта. При подключении контроллера к оргтехнике необходимо также строго следовать инструкции. При необходимости подключения сразу нескольких вентиляторов лучше приобрести многоканальный регулятор, так как некоторые модели способны обслуживать до четырёх вентиляторов одновременно.

Регуляторы скорости вентиляторов являются важным многофункциональными устройством. Они защищают технику от перегрева, продлевают срок эксплуатации электрических двигателей вентиляторов, экономят электроэнергию и существенно понижают уровень шума в помещениях. Благодаря своей эффективности и практичности приборы обретают всё большую популярность и растущий потребительский спрос.

О том, как своими руками сделать регулятор скорости вентилятора, смотрите далее.

В этой статье мы поговорим о том, какие виды контроллеров существуют, и поговорим о том, как подключить регулятор скорости вентилятора самостоятельно.

Вентилятор является важной рабочей единицей в любом электрическом оборудовании, которая требует постоянного охлаждения. Без данного устройства невозможна работа, например, холодильного или сварочного оборудования, шкафов управления, а также приточно-вытяжных систем в бытовых или промышленных помещениях. Практически во всех сферах применения вентиляторов может возникнуть необходимость регулировать скорость его вращения. Это нужно для того, чтобы увеличить срок эксплуатации, либо снизить уровень шума, издаваемого при вращении. Такую возможность дает специальный регулятор (контроллер). В этой статье мы поговорим о том, какие виды контроллеров существуют, а также о том, как подключить регулятор скорости вентилятора самостоятельно.

Существуют следующие виды регуляторов вентиляторов, различающиеся между собой по принципу действия:

тиристорные;
симисторные (наиболее распространенные в бытовых приборах);
частотные;
трансформаторные.

Тиристорные контроллеры используются для регулировки числа оборотов однофазных вентиляторов переменного тока. Скорость вращения лопастей меняется в большую или меньшую сторону в зависимости от величины среднеквадратичного напряжения, поступающего от регулятора.

Симисторные элементы – это разновидность тиристорных. Их отличительной особенностью является использование симистора, который аналогичен двум встречно-параллельно включенным тиристорам. Тиристорные и симисторные регуляторы позволяют плавно увеличивать, а также снижать скорость вращения лопастей вентиляторов, и применяются, как правило, при рабочем напряжении 220В. Они отличаются малыми размерами и невысокой стоимостью. Основными их недостатками является высокий уровень помех, повышение акустического шума и уменьшение срока службы вентилятора, а также снижение вращающего момента с уменьшением частоты вращения. Эти недостатки неустранимы и являются следствием принципаих работы. Поэтому использовать такие регуляторы имеет смысл только в бытовых приборах, работающих недолговременно.

Инвертор Omron – пример частотного регулятора скорости вращения вентилятора.

Второй тип - частотные регуляторы (преобразователи частоты) получили свое название благодаря своей способности изменять частоту тока, что приводит к пропорциональному изменению скорости вращения вентилятора. При этом они помимо частоты тока могут изменять также и напряжение от 0до 480В, а также угол сдвига фаз между током и напряжением, что позволяет регулировать не только частоту вращения, но и такой важный параметр как вращающий момент электродвигателя вентилятора. Благодаря этому значительно расширяется диапазон регулировки частоты вращения вентилятора, обеспечивается его долговременная работа на всех режимах работы. Такие элементы устанавливаются в основном в промышленных объектах, а в быту их можно встретить, например, в кондиционерах большой мощности; Основные достоинства таких регуляторов: возможность работы с 3-фазным оборудованием, точное регулирование частоты и момента вращения с возможностью управления с компьютера, возможность регулирования по сложным алгоритмам с использованием внешних датчиков, меньший уровень помех и высокая долговечность вентилятора по сравнению с предыдущим типом регулятора. Стоит упомянуть, что меньший уровень помех и высокая долговечность обеспечиваются только в том, случае, если частотный преобразователь оборудован синусоидальным фильтром. В противном случае надежность системы окажется даже ниже, чем у тиристорного регулятора. Основной недостаток частотных регуляторов - высокая стоимость и большие размеры. Поэтому их применяют в дорогом оборудовании, как правило большой мощности.

Примеры синусоидальных фильтров для частотных преобразователей - дроссели Skybergtech.

Третий тип - регуляторы трансформаторного типа, являются оптимальным решением для большинства ситуаций, где нужно регулировать частоту вращения вентилятора вручную. Изменение напряжения на выходе происходит вследствие переключения обмоток трансформатора переключателем. При этом не происходит искажения формы синусоиды питающего напряжения и, в следствии этого, не возникают помехи, влияющие как на другие устройства, так и двигатель самого вентилятора. Более того, пониженное выходное напряжение такого регулятора приводит к увеличению ресурса вентилятора, а не к его понижению, как в случае с тиристорным регулятором. Умеренная стоимость и самая большая из всех видов регуляторов надежность, позволяет использовать этот тип во всех приложениях с мощностью от нескольких ватт до нескольких киловатт. Отличительной особенностью таких устройств является возможность долговременной непрерывной работы на необслуживаемых объектах и устойчивость к перегрузкам. Допускается работа таких регуляторов с однофазным или трехфазным электрическим током. Особо стоит подчеркнуть уникальную возможность некоторых моделей давать гальваническую развязку с сетью, что позволяет использовать такие регуляторы, например, в медицинских учреждениях. Регуляторы такого типа как правило имеют габариты и вес, сравнимые с частотными преобразователями. К недостаткам таких регуляторов можно отнести сложность внешнего управления. Но при стационарном размещении с ручным управлением этот недостаток полностью перекрывается их преимуществами. Также, по сравнению с частотным регулятором, надо отметить снижение момента вращения с понижением скорости вращения, что может приводит к затруднениям при запуске в сложных условиях эксплуатации. Но это компенсируется в несколько раз меньшей ценой, что делает этот тип регулятора превосходным решением в большинстве бытовых и промышленных приложений.

Рассмотрим трансформаторные регуляторы скорости вращения вентиляторов на примере линейки ARW от европейского производителя Breve Tufvassons.

Данные регуляторы устанавливаются в промышленных вентиляционных и отопительных системах. Регулировка однофазных вентиляторных двигателей осуществляется путем изменения напряжения. Для пятиступенчатой настройки скорости вращения служит ручка на панели корпуса. Регуляторы оснащены независимым выключателем, который подсвечивается, когда регулятор работает, а также встроенным плавким предохранителем. Регулятор размещен в пластиковом корпусе, имеет степень защиты IP54 и способен работать при максимальной температуре окружающей среды до + 40 °C.

Подключение регулятора вращения вентилятора

Рассмотрев основные типы контроллеров и принцип их работы, перейдем к вопросу о том, как подключить регулятор скорости вращения вентилятора. Проще всего доверить эту работу специалистам, но такая задача не является слишком сложной, особенно в отношении обычных бытовых приборов. Если хотите сэкономить или любите заниматься подключением электромеханических приборов самостоятельно, то сможете обойтись без посторонней помощи.

Подключение регулятора скорости вентилятора производится после его монтажа. В зависимости от вида обслуживаемого оборудования и конструктивных особенностей установка регулирующих элементов может производиться:

· в стену или на нее (по типу накладной розетки);

· внутрь корпусной части оборудования (компьютера или другого аппарата);

Перед тем как подключить регулятор числа оборотов вентилятора, необходимо внимательно прочитать прилагаемую инструкцию. Каждый уважающий себя производитель включает ее в комплект поставки. В документе содержатся рекомендации, которые следует учитывать не только при подключении, но и при эксплуатации, а также техническом обслуживании прибора.

При креплении модели на стену или внутрь нее используются дюбели или шурупы. Крепежные элементы, как правило, тоже входят в комплект поставки. Схема подключения регулятора оборотов вентилятора внесена в приложенную инструкцию. Воспользовавшись ей, можно значительно облегчить свою задачу.

Обычно самостоятельно подключают бытовые, а не промышленные вентиляторы. Поэтому подробно рассматривать особенности установки и подключения контроллеров мощных устройств, используемых в промышленности, смысла нет. На рисунке ниже приведена простая схема подключения регулятора скорости вентилятора симисторного типа, которые, как уже говорилось, наиболее распространены в бытовой технике.

Подсоединение элемента к проводу питания производится в соответствии с приложенной схемой. Кабели (фазный, нулевой и заземляющий) разрезают, а затем в соответствии с инструкцией соединяют с клеммами входа и выхода. Если вентилятор оснащен отдельным выключателем, его нужно демонтировать и установить контроллер. На этом работа закончена. Как видно, подключение регулятора оборотов вентилятора – задача не слишком сложная.

При подборе проводов следует учесть, что их сечение должно соответствовать величине тока, на который рассчитан вентилятор.

При подключении контроллера к компьютеру нужно уточнить предельную температуру, на которую рассчитаны его комплектующие, иначе велик риск их выхода из строя в результате перегрева.

Схема регуляторов скорости вращения вентиляторов — необходимые радиоэлементы для сборки, инструкции по монтажу своими руками, видео.

Регулятор скорости вентилятора — простая схема

Предлагаемая ниже схема обеспечивает простую регулировку оборотов вентилятора без контроля оборотов. В устройстве использованы отечественные транзисторы КТ361 и КТ814. Конструктивно плата размещается непосредственно в блоке питания, на одном из радиаторов. Она имеет дополнительные посадочные места для подключения второго датчика (внешнего) и возможность добавить стабилитрон, ограничивающий минимальное напряжение, подаваемое на вентилятор.

Список необходимых радиоэлементов:

2 биполярных транзистора — КТ361А и КТ814А.
Стабилитрон — 1N4736A (6.8В).
Диод.
Электролитический конденсатор — 10 мкФ.
8 резисторов — 1х300 Ом, 1х1 кОм, 1х560 Ом, 2х68 кОм, 1х2 кОм, 1х1 кОм, 1х1 МОм.
Терморезистор — 10 кОм
Вентилятор.

Фото готового регулятора скорости вентилятора:

Регулятор вентилятора с датчиком температуры

Как известно, вентилятор в блоках питания компьютеров формата AT вращается с неизменной частотой независимо от температуры корпусов высоковольтных транзисторов. Однако блок питания не всегда отдает в нагрузку максимальную мощность. Пик потребляемой мощности приходится на момент включения компьютера, а следующие максимумы — на время интенсивного дискового обмена.

Уменьшить износ вентилятора и снизить общий уровень шума, создаваемого компьютером можно, применив автоматический регулятор частоты вращения вентилятора, схема которого показана на рисунке. Датчиком температуры служат германиевые диоды VD1–VD4, включенные в обратном направлении в цепь базы составного транзистора VT1VT2. Выбор в качестве датчика диодов обусловлен тем, что зависимость обратного тока от температуры имеет более выраженный характер, чем аналогичная зависимость сопротивления терморезисторов. Кроме того, стеклянный корпус указанных диодов позволяет обойтись без каких-либо диэлектрических прокладок при установке на теплоотводе транзисторов блока питания.

Необходимые радиодетали:

2 биполярных транзистора (VT1, VT2) — КТ315Б и КТ815А соответственно.
4 диода (VD1-VD4) — Д9Б.
2 резистора (R1, R2) — 2 кОм и 75 кОм (подбор) соответственно.
Вентилятор (M1).

Следует отметить, что число диодов датчика температуры зависит от статического коэффициента передачи тока составного транзистора VT1, VT2. Если при указанном на схеме сопротивлении резистора R2, комнатной температуре и включенном питании крыльчатка вентилятора неподвижна, число диодов следует увеличить.

Необходимо добиться того, чтобы после подачи напряжения питания она уверенно начинала вращаться с небольшой частотой. Естественно, если при четырех диодах датчика частота вращения окажется значительно больше требуемой, число диодов следует уменьшить.

Схема регулятора скорости вентилятора для уменьшения шума

В отличии от схемы, которая замедляет обороты вентилятора после старта (для уверенного запуска вентилятора), данная схема позволит увеличить эффективность работы вентилятора путем увеличения оборотов при повышении температуры датчика. Схема также позволяет уменьшить шум вентилятора и продлить его срок службы.

Необходимые для сборки детали:

Биполярный транзистор (VT1) — КТ815А.
Электролитический конденсатор (С1) — 200 мкФ/16В.
Переменный резистор (R1) — Rt/5.
Терморезистор (Rt) — 10–30 кОм.
Резистор (R2) — 3–5 кОм (1 Вт).

Если ваш вентилятор иногда не запускается даже при сильном нагреве (паяльник поднести), то нужно добавить цепочку С1, R2. Тогда R1 выставляем так, чтобы вентилятор гарантированно запускался при подаче напряжения на холодный блок питания. Через несколько секунд после заpяда конденсатора, обороты падали, но полностью вентилятор не останавливался. Теперь закрепляем датчик и проверяем, как все это будет крутится пpи реальной работе.

Rt — любой терморезистор с отрицательным ТКЕ, например, ММТ1 номиналом 10–30 кОм. Терморезистор крепится (приклеивается) через тонкую изолирующую прокладку (лучше слюдяную) к радиатору высоковольтных транзисторов (или к одному из них).

Видео о сборке регулятора оборотов вентилятора:

Однофазные асинхронные двигатели питаются от обычной сети переменного напряжения 220 В.

Наиболее распространённая конструкция таких двигателей содержит две (или более) обмотки - рабочую и фазосдвигающую. Рабочая питается напрямую, а дополнительная через конденсатор, который сдвигает фазу на 90 градусов, что создаёт вращающееся магнитное поле. Поэтому такие двигатели ещё называют двухфазные или конденсаторные.

Регулировать скорость вращения таких двигателей необходимо, например, для:

изменения расхода воздуха в системе вентиляции
регулирования производительности насосов
изменения скорости движущихся деталей, например в станках, конвеерах

В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума установки, установить необходимую производительность.

Способы регулирования

Рассматривать механические способы изменения скорости вращения, например редукторы, муфты, шестерёнчатые трансмиссии мы не будем. Также не затронем способ изменения количества полюсов обмоток.

Рассмотрим способы с изменением электрических параметров:

изменение напряжения питания двигателя
изменение частоты питающего напряжения

Регулирование напряжением

Регулирование скорости этим способом связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя - разностью между скоростью вращения магнитного поля, создаваемого неподвижным статором двигателя и его движущимся ротором:

n₁ - скорость вращения магнитного поля

n₂ - скорость вращения ротора

При этом обязательно выделяется энергия скольжения - из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя.

Данный способ имеет небольшой диапазон регулирования, примерно 2:1, а также может осуществляться только вниз - то есть, снижением питающего напряжения.

При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности.

Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой.

На практике для этого применяют различные схемы регуляторов.

Автотрансформаторное регулирование напряжения

Автотрансформатор - это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков. При этом нет гальванической развязки от сети, но она в данном случае и не нужна, поэтому получается экономия из-за отсутствия вторичной обмотки.

На схеме изображён автотрансформатор T1, переключатель SW1, на который приходят отводы с разным напряжением, и двигатель М1.

Регулировка получается ступенчатой, обычно используют не более 5 ступеней регулирования.

Преимущества данной схемы:

неискажённая форма выходного напряжения (чистая синусоида)
хорошая перегрузочная способность трансформатора

Недостатки:

большая масса и габариты трансформатора (зависят от мощности нагрузочного мотора)
все недостатки присущие регулировке напряжением

Тиристорный регулятор оборотов двигателя

В данной схеме используются ключи - два тиристора, включённых встречно-параллельно (напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения) или симистор.

Схема управления регулирует момент открытия и закрытия тиристоров относительно фазового перехода через ноль, соответственно "отрезается" кусок вначале или, реже в конце волны напряжения.

Таким образом изменяется среднеквадратичное значение напряжения.

Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки - ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов (так называемые диммеры).

Ещё один способ регулирования - пропуск полупериодов волны напряжения, но при частоте в сети 50 Гц для двигателя это будет заметно - шумы и рывки при работе.

Для управления двигателями регуляторы модифицируют из-за особенностей индуктивной нагрузки:

устанавливают защитные LRC-цепи для защиты силового ключа (конденсаторы, резисторы, дроссели)
добавляют на выходе конденсатор для корректировки формы волны напряжения
ограничивают минимальную мощность регулирования напряжения - для гарантированного старта двигателя
используют тиристоры с током в несколько раз превышающим ток электромотора

Достоинства тиристорных регуляторов:

Недостатки:

можно использовать для двигателей небольшой мощности
при работе возможен шум, треск, рывки двигателя
при использовании симисторов на двигатель попадает постоянное напряжение
все недостатки регулирования напряжением

Стоит отметить, что в большинстве современных кондиционеров среднего и высшего уровня скорость вентилятора регулируется именно таким способом.

Транзисторный регулятор напряжения

Как называет его сам производитель - электронный автотрансформатор или ШИМ-регулятор.

Изменение напряжения осуществляется по принципу ШИМ (широтно-импульсная модуляция), а в выходном каскаде используются транзисторы - полевые или биполярные с изолированным затвором (IGBT).

Выходные транзисторы коммутируются с высокой частотой (около 50 кГц), если при этом изменить ширину импульсов и пауз между ними, то изменится и результирующее напряжение на нагрузке. Чем короче импульс и длиннее паузы между ними, тем меньше в итоге напряжение и подводимая мощность.

Для двигателя, на частоте в несколько десятков кГц, изменение ширины импульсов равносильно изменению напряжения.

Выходной каскад такой же как и у частотного преобразователя, только для одной фазы - диодный выпрямитель и два транзистора вместо шести, а схема управления изменяет выходное напряжение.

Плюсы электронного автотрансформатора:

Небольшие габариты и масса прибора
Невысокая стоимость
Чистая, неискажённая форма выходного тока
Отсутствует гул на низких оборотах
Управление сигналом 0-10 Вольт

Слабые стороны:

Расстояние от прибора до двигателя не более 5 метров (этот недостаток устраняется при использовании дистанционного регулятора)
Все недостатки регулировки напряжением

Частотное регулирование

Ещё совсем недавно (10 лет назад) частотных регуляторов скорости двигателей на рынке было ограниченное количество, и стоили они довольно дорого. Причина - не было дешёвых силовых высоковольтных транзисторов и модулей.

Но разработки в области твердотельной электроники позволили вывести на рынок силовые IGBT-модули. Как следствие - массовое появление на рынке инверторных кондиционеров, сварочных инверторов, преобразователей частоты.

На данный момент частотное преобразование - основной способ регулирования мощности, производительности, скорости всех устройств и механизмов приводом в которых является электродвигатель.

Однако, преобразователи частоты предназначены для управления трёхфазными электродвигателями.

Однофазные двигатели могут управляться:

специализированными однофазными ПЧ
трёхфазными ПЧ с исключением конденсатора

Преобразователи для однофазных двигателей

В настоящее время только один производитель заявляет о серийном выпуске специализированного ПЧ для конденсаторных двигателей - INVERTEK DRIVES.

Это модель Optidrive E2

Для стабильного запуска и работы двигателя используются специальные алгоритмы.

При этом регулировка частоты возможна и вверх, но в ограниченном диапазоне частот, этому мешает конденсатор установленный в цепи фазосдвигающей обмотки, так как его сопротивление напрямую зависит от частоты тока:

f - частота тока

С - ёмкость конденсатора

В выходном каскаде используется мостовая схема с четырьмя выходными IGBT транзисторами:

Optidrive E2 позволяет управлять двигателем без исключения из схемы конденсатора, то есть без изменения конструкции двигателя - в некоторых моделях это сделать довольно сложно.

Преимущества специализированного частотного преобразователя:

интеллектуальное управление двигателем
стабильно устойчивая работа двигателя
огромные возможности современных ПЧ:
- возможность управлять работой двигателя для поддержания определённых характеристик (давления воды, расхода воздуха, скорости при изменяющейся нагрузке)
- многочисленные защиты (двигателя и самого прибора)
- входы для датчиков (цифровые и аналоговые)
- различные выходы
- коммуникационный интерфейс (для управления, мониторинга)
- предустановленные скорости
- ПИД-регулятор
Минусы использования однофазного ПЧ: