Každý z nás má doma nějaký elektrický spotřebič, který v domě funguje déle než jeden rok. Postupem času ale síla technologie slábne a neplní svůj zamýšlený účel. Tehdy byste měli věnovat pozornost vnitřkům zařízení. Většinou vznikají problémy s elektromotorem, který je zodpovědný za funkčnost zařízení. Pak byste měli obrátit svou pozornost na zařízení, které reguluje otáčky motoru, aniž by snižovalo jeho výkon.

Druhy motorů

Regulace otáček s udržováním výkonu je vynález, který vdechne nový život elektrickému spotřebiči a bude fungovat jako nově zakoupený produkt. Ale stojí za to připomenout, že motory přicházejí v různých formátech a každý má svůj vlastní maximální výkon.

Motory mají různé vlastnosti. To znamená, že ta či ona technika funguje při různých rychlostech hřídele, která spouští mechanismus. Motor může být:

Většinou se třífázové elektromotory nacházejí v továrnách nebo velkých továrnách. Doma se používají jednofázové a dvoufázové. Tato elektřina stačí na provoz domácích spotřebičů.

Regulátor otáček výkonu

Principy práce

K udržení počátečních nastavených otáček hřídele slouží regulátor otáček elektromotoru 220 V bez ztráty výkonu. To je jeden ze základních principů tohoto zařízení, kterému se říká regulátor frekvence.

S jeho pomocí elektrické zařízení pracuje v nastavených otáčkách motoru a nesnižuje je. Regulátor otáček motoru také ovlivňuje chlazení a ventilaci motoru. Pomocí výkonu se nastavují otáčky, které lze buď zvýšit nebo snížit.

Mnoho lidí si položilo otázku, jak snížit otáčky elektromotoru 220 V. Tento postup je ale celkem jednoduchý. Stačí pouze změnit frekvenci napájecího napětí, což výrazně sníží výkon hřídele motoru. Můžete také změnit napájení motoru aktivací jeho cívek. Elektrické ovládání úzce souvisí s magnetickým polem a prokluzem motoru. K takovým akcím využívají především autotransformátor a regulátory domácnosti, které snižují rychlost tohoto mechanismu. Je ale také třeba si uvědomit, že výkon motoru se sníží.

Rotace hřídele

Motory se dělí na:

Regulátor otáček asynchronního elektromotoru závisí na proudovém připojení k mechanismu. Podstata činnosti asynchronního motoru závisí na magnetických cívkách, kterými prochází rám. Otáčí se na posuvných kontaktech. A když se při otáčení otočí o 180 stupňů, pak přes tyto kontakty bude spojení proudit v opačném směru. Tímto způsobem zůstane rotace stejná. Ale s touto akcí nebude dosaženo požadovaného účinku. V platnost vstoupí poté, co se do mechanismu přidá několik desítek rámů tohoto typu.

Velmi často se používá komutátorový motor. Jeho provoz je jednoduchý, protože přenášený proud prochází přímo – díky tomu se neztrácí výkon elektromotoru a mechanismus spotřebovává méně elektřiny.

ČTĚTE VÍCE
Co je to samonivelační podlaha?

Motor pračky také potřebuje seřídit výkon. Za tímto účelem byly vyrobeny speciální desky, které se vyrovnají s jejich prací: deska ovládání otáček motoru z pračky má multifunkční využití, protože její použití snižuje napětí, ale neztrácí rotační výkon.

Obvod této desky byl ověřen. Stačí osadit diodové můstky a vybrat optočlen pro LED. V tomto případě musíte ještě nasadit triak na radiátor. Seřízení motoru v podstatě začíná při 1000 ot./min.

Pokud nejste s regulátorem výkonu spokojeni a jeho funkčnost chybí, můžete si mechanismus vyrobit nebo vylepšit. K tomu je třeba vzít v úvahu proudovou sílu, která by neměla přesáhnout 70 A, a přenos tepla během používání. Proto lze nainstalovat ampérmetr pro nastavení obvodu. Frekvence bude malá a bude určena kondenzátorem C2.

Dále byste měli nakonfigurovat regulátor a jeho frekvenci. Při výstupu bude tento impuls vycházet přes push-pull zesilovač pomocí tranzistorů. Můžete také vyrobit 2 rezistory, které budou sloužit jako výstup pro chladicí systém počítače. Aby obvod nevyhořel, je zapotřebí speciální blokátor, který bude sloužit jako dvojnásobná hodnota proudu. Takže tento mechanismus bude fungovat dlouho a v požadovaném objemu. Zařízení pro regulaci výkonu poskytnou vašim elektrospotřebičům mnoho let služby bez zvláštních nákladů.

Některé situace vyžadují změnu otáček motoru z nominálních otáček. Někdy je nutné snížit otáčky elektromotoru, protože jejich zvýšení negativně ovlivňuje ložiskový systém. Způsoby změny rotace závisí na modelu elektrického stroje.

Charakteristiky elektrických strojů jsou různé: stejnosměrný a střídavý proud, jednofázový, třífázový. Proto musíme mluvit o každém případu zvlášť.

  • Nejjednodušší varianta
  • V kotevním řetězu
  • Pro nízké napětí

Nejjednodušší varianta

Nejjednodušší způsob je změnit rychlost stejnosměrného motoru. Lze je změnit pouhou změnou napájecího napětí. A nezáleží na tom, kde: na kotvě nebo vzrušení, ale to platí pouze pro stroje s nízkým výkonem s minimální zátěží. V zásadě je rychlost otáčení řízena obvodem kotvy. Navíc je zde možná reostatická regulace, pokud je výkon motoru malý, nebo je zde poměrně výkonný reostat.

Toto je nejvíce neekonomická varianta. Mechanické vlastnosti motoru s nezávislým buzením jsou nejnepříznivější z důvodu velkých ztrát, což má za následek pokles mechanického výkonu a účinnosti.

Další možností je zavést do budícího vinutí reostat. Vzhledem k charakteristice motoru s nezávislým buzením uvidíme, že regulace rychlosti otáčení je možná pouze ve směru rostoucích otáček. K tomu dochází v důsledku nasycení vinutí.

Reostatová regulace rychlosti otáčení nezávislého budícího zařízení je tedy oprávněná v systémech s minimálním zatížením. Nejlepší je, když je práce s tímto zapínáním periodická.

ČTĚTE VÍCE
Proč nemůžete umístit troubu vedle chladničky?

V kotevním řetězu

Jedná se o nejlepší volbu pro regulaci otáček motoru s nezávislým buzením. Rychlost otáčení je přímo úměrná napětí přiváděnému na kotvu. Mechanické charakteristiky nemění svůj úhel sklonu, ale pohybují se vzájemně rovnoběžně.

Chcete-li implementovat toto schéma, musíte připojit obvod kotvy ke zdroji napětí, který lze změnit.

To je možné u elektrických strojů s nízkým nebo středním výkonem. Motor s vysokým výkonem je vhodné zapojit do obvodu s nezávislým generátorem budícího napětí.

Jako pohon generátoru je použit běžný třífázový asynchronní stroj. Pro snížení otáček stačí snížit napětí na kotvě. Liší se od nominálních a nižších. Tento obvod se nazývá „motor-generátor“. Takto můžete měnit parametry na motoru 220V.

Pro nízké napětí

Ovládání 12V jednotek je snazší díky nižšímu napětí a ve výsledku i dostupnějším dílům. Existuje mnoho možností pro taková schémata, takže je důležité pochopit samotný princip.

Takový motor má rotor, kartáčový mechanismus a magnety. Na výstupu má pouze dva vodiče, přes ně se ovládá rychlost. Napájení může být 12, 24, 36V, nebo jiné. Co je potřeba je změnit. Je lepší, když se pohybuje od nuly do maxima. V jednodušších variantách nebude 12–0 V fungovat, jiné možnosti tuto příležitost poskytují.

Některé pájejí radioelementy pomocí povrchové montáže, jiné sestavují desku s plošnými spoji – záleží na touhách a schopnostech každého člověka.

Tato možnost je vhodná, pokud přesnost není důležitá: například ventilátor. Napětí se pohybuje od 0 do 12 voltů a točivý moment se mění proporcionálně.

Další možností je se stabilizací otáček bez ohledu na zatížení hřídele.

Napájení je 12 voltů, obvod je velmi jednoduchý. Motor plynule nabírá otáčky a také je plynule snižuje, protože výstupní napětí se mění v rozmezí 12–0V. Díky tomu lze točivý moment snížit téměř na nulu. Pokud se potenciometr otočí opačným směrem, motor také postupně nabírá otáčky na maximum. Mikroobvod je velmi běžný, jeho vlastnosti jsou také podrobně popsány. Napájení 12–18c.

Je tu ještě jedna možnost, jen ta není pro 12, ale pro napájení 24V.

Motor je stejnosměrný, napájení je střídavé, jelikož je zde diodový můstek. V případě potřeby můžete můstek vyhodit a napájet jej konstantním napětím z vašeho zdroje.

Mimo mřížku

Jednofázové střídavé motory také umožňují řídit rotaci rotoru.

Sběratelské stroje

Takové motory se nacházejí na elektrických vrtačkách, skládačkách a dalších nástrojích. Pro snížení nebo zvýšení otáček stačí, jako v předchozích případech, změnit napájecí napětí. I pro tento účel existují řešení.

ČTĚTE VÍCE
Jakou podložku mám použít pod laminátovou podlahu na dřevěné podlaze?

Konstrukce se připojuje přímo k síti. Nastavovacím prvkem je triak, který je ovládán dinistorem. Triak je umístěn na chladiči, maximální zátěžový výkon je 600W.

Pokud existuje vhodný LATR, můžete to vše udělat pomocí něj.

Dvoufázový motor

Zařízení, které má dvě vinutí – startovací a pracovní, je v principu dvoufázové. Na rozdíl od třífázového má schopnost měnit otáčky rotoru. Charakteristika jeho rotujícího magnetického pole není kruhové, ale eliptické, což je dáno jeho konstrukcí.

Existují dvě možnosti ovládání rychlosti:

  1. Změňte amplitudu napájecího napětí (Uy);
  2. Fáze – změňte kapacitu kondenzátoru.

Takové jednotky jsou široce používány v každodenním životě a ve výrobě.

Pravidelný asynchronní

Třífázové elektrické stroje, navzdory jejich snadnému ovládání, mají řadu charakteristik, které je třeba vzít v úvahu. Pokud jednoduše změníte napájecí napětí, točivý moment se změní v malém rozsahu, ale ne více. K regulaci rychlosti v širokém rozsahu potřebujete poměrně složité zařízení, které je obtížné a nákladné jednoduše sestavit a nastavit.

Za tímto účelem průmysl zahájil výrobu frekvenčních měničů, které pomáhají měnit otáčky elektromotoru v požadovaném rozsahu.

Asynchronní stroj získává hybnost v souladu s parametry nastavenými na frekvenčním měniči, které lze měnit v širokém rozsahu. Pro takové motory je nejlepším řešením měnič.

Měření

Je jasné, že počet otáček je potřeba nějak určit. K tomu slouží tachometry. Ukazují číslo rotace v tuto chvíli. Nebudete moci jednoduše měřit rychlost běžným multimetrem, s výjimkou auta.

Jak vidíte, na elektrických strojích můžete měnit různé parametry a přizpůsobovat je potřebám výroby a použití v domácnosti.

Schématická elektrická schémata, připojovací zařízení a vývody konektorů

Kvalitní a spolehlivý regulátor otáček pro jednofázové komutátorové elektromotory lze vyrobit pomocí běžných dílů doslova za 1 večer. Tento obvod má vestavěný modul detekce přetížení, zajišťuje pozvolný rozběh řízeného motoru a stabilizátor otáček motoru. Tato jednotka pracuje s napětím 220 i 110 voltů.

Technické parametry regulátoru

  • Napájecí napětí: 230 voltů AC
  • rozsah regulace: 5…99%
  • zátěžové napětí: 230 V / 12 A (2,5 kW s radiátorem)
  • maximální výkon bez radiátoru 300W
  • nízká hladina hluku
  • stabilizaci rychlosti
  • jemný začátek
  • rozměry desky: 50×60 mm

Kruhový diagram

Obvod modulu řídicího systému je založen na pulzním generátoru PWM a triaku řízení motoru – klasický návrh obvodu pro taková zařízení. Prvky D1 a R1 zajišťují omezení napájecího napětí na hodnotu, která je bezpečná pro napájení mikroobvodu generátoru. Kondenzátor C1 je zodpovědný za filtrování napájecího napětí. Prvky R3, R5 a P1 jsou napěťový dělič s možností jeho regulace, který slouží k nastavení množství dodávaného výkonu do zátěže. Díky použití rezistoru R2, který je přímo zařazen ve vstupním obvodu do fáze m/s, jsou vnitřní jednotky synchronizovány s triakem VT139.

ČTĚTE VÍCE
V jakém věku dítě potřebuje vysokou židli?

Následující obrázek ukazuje uspořádání prvků na desce plošných spojů. Při instalaci a spouštění je třeba dbát na zajištění bezpečných provozních podmínek – regulátor je napájen ze sítě 220V a jeho prvky jsou přímo připojeny k fázi.

Zvýšení výkonu regulátoru

V testovací verzi byl použit triak BT138/800 s maximálním proudem 12 A, který umožňuje ovládat zátěž větší než 2 kW. Pokud potřebujete řídit ještě větší zátěžové proudy, doporučujeme instalovat tyristor mimo desku na velký chladič. Měli byste také pamatovat na výběr správné pojistky FUSE v závislosti na zatížení.

Kromě ovládání otáček elektromotorů můžete pomocí obvodu bez jakýchkoli úprav upravit jas lamp.

V tomto článku budeme hovořit o regulaci otáček jednofázových motorů. Jaké metody existují? Existují specializované měniče pro jednofázové motory?

Regulace otáček jednofázových motorů

Jednofázové motory jsou široce používány jak v každodenním životě, tak v malosériové výrobě, kde je k dispozici pouze jednofázové napájení 220V. Výkonový rozsah takových motorů je omezený a obvykle nepřesahuje 3,7 kW. Nejčastějším příkladem potřeby regulace otáček je domácí ventilátor.

Nejběžnější konstrukce jednofázového motoru obsahuje dvě vinutí – pracovní vinutí a vinutí s fázovým posunem. Pracovní je připojena k síti 220V přímo a přídavná je připojena přes kondenzátor, který posouvá fázi o 90 stupňů, čímž vzniká rotující magnetické pole. Proto se takové motory také nazývají dvoufázové nebo kondenzátorové motory.

Schéma jednofázového motoru

Schéma jednofázového motoru

Mezi způsoby regulace jednofázových motorů běžných v domácím použití lze rozlišit následující:

Tyristorový regulátor

Tato metoda využívá polovodičové prvky – tyristory nebo triaky, které „odříznou“ části své napěťové půlvlny, v důsledku čehož se změní efektivní hodnota napětí.

Tento způsob je opodstatněný pouze u motorů s nízkým výkonem, regulace je možná v omezeném rozsahu a za provozu lze pozorovat hluk a cukání motoru.

Schéma a vzhled tyristorového regulátoru

Pomocí autotransformátoru

Autotransformátor je transformátor s jedním vinutím a odbočkami z některých závitů.

Spínač zase připojuje motor k jednomu z kohoutků a ovládání je stupňovité, nikoli plynulé. Motor tedy může pracovat pouze při několika pevných otáčkách, určených počtem odboček autotransformátoru. Je třeba také poznamenat, že samotný autotransformátor má značné rozměry a hmotnost.

Obvod regulátoru autotransformátoru

Regulační obvod autotransformátoru

Autotransformátorový regulátor

Autotransformátorový regulátor

Tranzistorový regulátor napětí

Tato metoda se také nazývá elektronický autotransformátor nebo regulátor PWM. Metoda je založena na pulzní šířkové modulaci (PWM) a hlavními prvky jsou IGBT tranzistory. Tranzistory jsou spínány s frekvencí až 50 kHz a změna šířky pulsů a pauz mezi nimi vede ke změně výstupního napětí.

ČTĚTE VÍCE
Jak zkontrolovat vypouštěcí čerpadlo pračky pomocí multimetru?

Obvod tranzistorového regulátoru

Obvod tranzistorového regulátoru

PWM regulátor

PWM regulátor

Všechny výše uvedené metody jsou relevantní pouze pro jednoduché aplikace a nízké výkony motoru, přibližně do 0,37 kW. Co dělat, když je výkon motoru větší a je za to odpovědná aplikace?

Regulace frekvence

S rozvojem technologie se na trhu objevily frekvenční měniče (FC), a to i pro jednofázové motory, schopné provozu bez vyjmutí kondenzátoru z motoru. Na vstupu takového měniče je 1ph 220V a na výstupu je také 1ph 220V, ale s možností regulace frekvence. Zároveň má střídač všechny potřebné ochrany a funkčnost pro připojení externích čidel a ovládání. Chod motoru z takového měniče je stabilní a měkký.

Frekvenční měnič pro jednofázový motor

Invertor pro jednofázový motor

Existují však také omezení. Například rozsah výkonu je pouze od 0,37. 1,1 kW, zatímco jednofázové motory jsou k dispozici až do 3,7 kW. Dalším omezením je malá úprava frekvence nad nominální. Tomu zabrání kondenzátor nainstalovaný v obvodu vinutí motoru s fázovým posunem, protože jeho odpor přímo závisí na frekvenci proudu. Hlavní nevýhodou specializovaných měničů pro jednofázové motory je jejich cena.

Zde vyvstává otázka: jaké alternativní možnosti existují? Jak vyměnit jednofázový motor, aby byl zachován výkon a pokud možno ušetřili peníze?

Existují obecné průmyslové invertory s napájením na vstupu 1 fáze 220V, ale produkující plné 3 fáze s napětím 220V na výstupu. K provozu takových měničů se používají klasické třífázové motory, jejichž rozsah a výkonový rozsah je širší.

Frekvenční měnič s jednofázovým vstupem a třífázovým motorem

Obecný průmyslový invertor + standardní třífázový motor

Porovnejme cenu dvou sad

Jednofázový motor + specializovaný měnič pro jednofázový motor
Třífázový motor + obecný průmyslový invertor s napájením 220V na vstupu (a na výstupu 3F 220V).

Srovnávací tabulka motorů

Jak je patrné ze srovnávací tabulky, při výměně motoru za třífázový a použití obecného průmyslového měniče je úspora více než 50 %. Kromě ekonomických výhod získává uživatel kompletní systém pohonu bez nevýhod spojených s jednofázovými měniči.

1. Obecné průmyslové měniče s napájením 220V mají větší výkonový rozsah – až 2,2 kW

2. Rozsah řízení frekvence v takovém systému není omezen motorem a může se pohybovat od 0 do 500 Hz.

Sčítání — pro malé motory v domácnosti je vhodná jakákoliv metoda regulace napětí: autotransformátor, tyristor nebo PWM regulátor. V aplikacích, kde motor nelze z konstrukčních důvodů vyměnit a požadavky na regulaci jsou vysoké, použijte drahé specializované měniče pro jednofázové motory. V ostatních případech by bylo nejracionálnějším řešením nahradit jednofázový motor 220V třífázovým motorem 220V a řídit jej pomocí běžného průmyslového měniče s napájením 220V.