2 Схемы

Регулятор оборотов электродвигателя 220В

Качественный и надёжный контроллер скорости вращения для однофазных коллекторных электродвигателей можно сделать на распространённых деталях буквально за 1 вечер. Эта схема имеет встроенный модуль обнаружения перегрузки, обеспечивает мягкий пуск управляемого двигателя и стабилизатор скорости вращения мотора. Работает такой блок с напряжением как 220, так и 110 вольт.

Принцип работы однофазной асинхронной машины

При однофазном питании асинхронника в нем вместо вращающегося магнитного поля возникает пульсирующее, которое можно разложить на два магнитных поля, которые будут вращаться в разные стороны с одинаковой частотой и амплитудой. При остановленном роторе электродвигателя данные поля создадут моменты одинаковой величины, но различного знака. В итоге результирующий пусковой момент будет равен нулю, что не позволит двигателю запустится. По своим свойствам однофазный электродвигатель похож на трехфазный, который работает при сильном искажении симметрии напряжений:

на рисунке а) показана схема асинхронной однофазной машины, а на б) векторная диаграмма

Типовые схемы подключения электродвигателя

Наиболее простым в подключении является коллекторный двигатель со щеточным возбуждением магнитного поля ротора. Коллекторным электродвигателем оснащаются электроинструменты, стиралки, кофемолки, электромясорубки и прочие приборы, где время работы мотора одного включения небольшое, но важно, чтобы двигатель был максимально компактным, высокооборотным и мощным.

Подключение к двигателю простейшее. От однофазной сети напряжение подается через замыкаемую кнопку «Пуск» на обмотки статора и ротора последовательного соединения. Пока кнопка в нажатом состоянии, двигатель работает. На статоре может выполняться две обмотки, в этом случае с помощью переключателя двигатель способен работать на пониженной скорости вращения.

Коллекторные двигатели имеют малый ресурс и крайне чувствительны к качеству угольно-графитовых щеток, которыми через медное кольцо подается питание на ротор.

Подключение однофазного асинхронника

Устройство асинхронного электродвигателя на 220 В приведено на схеме. По сути, это стальной корпус с уложенными внутри двумя обмотками – рабочей и пусковой. Коллектор представляет собой алюминиевую цилиндрическую болванку, насаженную на рабочий вал. Преподаватели и инженеры любят подчеркивать, что у такого прибора обмоток не две, а три, имея в виду цилиндр ротора. Но практики оперируют только пусковой и рабочей обмотками.

Из всех способов и схем подключения однофазного асинхронного электродвигателя на практике используют только три:

1. С балластными сопротивлениями на пусковой обмотке;
2. С кнопочным или релейным пускателем и стартовым конденсатором в цепи пусковой обмотки;
3. С постоянно включенным рабочим конденсатором на пусковой обмотке.

Кроме того, используется комбинация последних двух, в этом случае, в дополнение к рабочему конденсатору, в схеме присутствует реле или тиристорный ключ, с помощью которых в момент пуска подключается дополнительная группа стартовых конденсаторов.

Асинхронные двигатели обладают невысоким стартовым моментом вращения, поэтому для запуска приходится прибегать к подключению по схеме дополнительных устройств в виде реле пускателя, балластного сопротивления или мощных конденсаторов.

Достаточно просто подключить однофазный асинхронный электромотор с помощью балластного сопротивления и пускателя, как на схеме.

В любых однофазных асинхронных двигателях имеется две обмотки. Они могут быть изготовлены по схеме с разделением на четыре вывода или на три вывода. В последнем случае один из выводов является общим. Чтобы определить, какие контакты к какой обмотке относятся, потребуется схема двигателя, или можно прозвонить выводы мультиметром. Пара, дающая максимальное сопротивление, означает, что измерение выполнено через две обмотки одновременно, как на схеме. Далее берем оставшийся третий вывод и через него меряем поочередно, как по схеме, сопротивления на первой и второй клемме. Рабочая обмотка асинхронного однофазного двигателя будет иметь минимальное сопротивление 10-13 Ом, сопротивление пусковой будет промежуточным 30-35 Ом.

Включение однофазных асинхронных моторов через пускатель очень простое, достаточно правильно выполнить соединение контактов с пускателем и сетевым кабелем по приведенной схеме. Управление запуском асинхронного двигателя простейшее, достаточно нажать кратковременно на кнопку пускателя, и мотор начнет работу. Выключение выполняется через обесточивание схемы. Управление асинхронными двигателями только с помощью пускателей является неэкономичным и не всегда эффективным способом раскрутить вал, особенно для высокооборотных моторов с небольшим моментом вращения.

Более экономичной является схема подключения электродвигателя 220 с конденсатором. Подключая через конденсаторы, как на приведенных схемах, получаем сдвиг фаз между двумя магнитным вращающимися потоками.

На практике отдают предпочтение схемам с одним конденсатором и комбинированной схеме с рабочим и пусковым конденсаторами. Кратковременным подключением пускового конденсатора на валу двигателя создается мощный стартовый вращающий момент, время запуска сокращается в разы.

Важно правильно подобрать емкость стартового конденсатора. Обычно для качественного запуска подключаемая к однофазному асинхроннику емкость конденсатора выбирается по схеме – на каждые 100 Вт мощности должно приходиться 7мкФ номинала.

Подключение трехфазных электродвигателей

В сравнении с однофазными трехфазные моторы обладают большей мощностью и пусковым моментом. Как правило, в домашних условиях такой электродвигатель применяется для деревообрабатывающих станков и приспособлений. При наличии трехфазной сети порядок подключения еще проще, чем у предыдущих асинхроников. Необходимо выполнить установку четырехконтактного пускателя и выполнить соединение по приведенной на корпусе схеме с контактами трехфазной сети. Такие электродвигатели допускают два вида подключений коммутацией – в виде звезды или треугольника.

Конкретные варианты соединения обмоток по схеме звезда, а чаще треугольника определяются паспортным напряжением и указаниями производителя. В случае необходимости такие электродвигатели могут также подключаться с помощью переходных конденсаторов к однофазной сети. Для этого выполняют подключение, как на схеме.

Для одного киловатта мощности необходим рабочий конденсатор емкостью в 70 мкФ и пусковой в 25 мкФ. Рабочее напряжение не менее 600 В.

Схема регулировки оборотов трехфазного электродвигателя

Стиральные машины, со временем, выходят из строя или морально устаревают. Как правило,
основой любой стиралки есть ее электродвигатель, который может найти свое применение и
после разборки стиралки на запчасти.

Мощность таких двигателей, как правило не меньше 200 Вт, а порой и куда больше, скорость
оборотов вала может доходить и до 11 000 оборотов в минуту что вполне может подойти для использование такого двигателя в хозяйственных или мелких промышленных нуждах.

Вот лишь несколько идей удачного применения электродвигателя от стиралки:

• Точильный («наждачный») станок для заточки ножей и мелкого домашнего и садового инструмента.Двигатель устанавливают на прочном основание, а на вал закрепляют точильный камень или наждачный круг.

• Вибростол для производства декоративной плитки, тротуарной плитки или других бетонных изделий где необходимо уплотнение раствора и удаление от туда воздушных пузырей. А возможно вы занимаетесь производством силиконовых форм, для этого также нужен вибростол.

• Вибратор для усадки бетона. Самодельные конструкции которых полно в интернете, вполне могут быть реализованы с применением небольшого двигателя от стиральной машинки.

• Бетономешалка. Вполне подойдет такой двигатель и для небольшой бетономешалки. После небольшой переделки, можно использовать и штатный бак от стиральной машинки.

• Ручной строительный миксер. С помощью такого миксера можно замешивать штукатурные смеси, плиточный клей, бетон.

• Газонокосилка. Отличный вариант по мощности и габаритам для газонокосилки на колесах. Подойдет любая готовая платформа на 4-х колесах с закрепленным в центре двигателем с прямым приводом на «ножы» которые будут находится снизу. Высоту газона можно регулировать посадкой, например, поднимая или опуская колеса на шарнирах по отношению к основной платформе.

• Мельница для измельчения травы и сена или зерна. Особенно актуально для фермеров и людей занимающихся разведением домашней птицы и другой живности. Также можно делать заготовки корма на зиму.

Вариантов применения электромотора может быть очень много, суть процесса заключается в возможности вращать на высоких оборотах разные механизмы и приспособления. Но какой бы механизм сконструировать вы б не собирались, все равно вам нужно будит правильно
подключить двигатель от стиральной машинки.

Виды двигателей

В стиральных машинках разных поколений и стран производства, могут быть и разные типы
электродвигателей. Как правило это один из трех вариантов:

Асинхронный.
В основном это все трехфазные двигатели, могут быть и двухфазными но это большая редкость.
Такие двигатели просты в своей конструкции и обслуживанию, в основном все сводится к смазке подшипников. Недостатком есть большой вес и габариты при небольшом КПД.
Такие двигатели стоят в старинных, маломощных и недорогих моделях стиральных машин.

Коллекторный.
Двигатели которые пришли на смену большим и тяжелым асинхронным устройствам.
Такой двигатель может работать как от переменного так и от постоянного тока, на практике он будет вращаться даже от автомобильного аккумулятора на 12 вольт.
Двигатель может вращаться в нужную нам сторону, для этого нужно всего лишь сменить полярность подключения щеток к обмоткам статора.
Высокая скорость вращения, плавное изменение оборотов изменением прилагаемого напряжения, небольшие размеры и большой пусковой момент — вот лишь небольшая часть преимуществ такого типа двигателей.
К недостаткам можно отнести износ коллекторного барабана и щеток и повышенный нагрев при не столь продолжительной работе. Также необходима более частая профилактика, например чистка коллектора и замена щеток.

Инверторный (бесколлекторный)
Инновационный тип двигателей с прямым приводом и небольшими габаритами при довольно не малой мощности и высоком КПД.
В конструкции двигателя все так же присутствует статор и ротор, однако количество соединительных элементов сведено к минимуму. Отсутствие элементов подверженных быстрому износу, а так же низкий уровень шума.
Такие двигателя стоят в последних моделях стиральных машин и их производство требует сравнительно больше затрат и усилий что конечно же влияет на цену.

Схемы подключения

Тип двигателя с пусковой обмоткой (старые/дешевые стиралки)

Для начала нужен тестер или мультиметр. Нужно найти две соответствующие друг другу пары выводов.
Щупами тестера, в режиме прозвонки или сопротивления, нужно отыскать два провода которые между собой прозваниваются, остальные два провода автоматически будут парой второй обмотки.

Дальше следует выяснить, где у нас пусковая, а где – рабочая обмотки. Нужно замерить их сопротивление: более высокое сопротивление укажет на пусковую обмотку (ПО), которая создает начальный крутящий момент. Более низкое сопротивление укажет нам на обмотку возбуждения (ОВ) или другими словами — рабочую обмотку, создающую магнитное поле вращения.

Вместо контактора «SB» может стоять неполярный конденсатор малой емкости (около 2-4 мкФ)
Как это обустроено в самой стиралке для удобства.

Если же двигатель будет запускаться без нагрузки, то есть, не будит на его валу шкива с нагрузкой в момент запуска, то такой двигатель может запускаться и сам, без конденсатора и кратковременной «запитки» пусковой обмотки.

Если двигатель сильно перегревается или греется даже без нагрузки непродолжительное время, то причин может быть несколько. Возможно изношены подшипники или уменьшился зазор между статором и ротором в следствие чего они задевают друг друга. Но чаще всего причиной может быть высокая емкость конденсатора, проверить несложно — дайте поработать двигателю с отключенным пусковым конденсатором и сразу все станет ясно. При необходимости емкость конденсатора лучше уменьшить до минимума при котором он справляется с запуском электродвигателя.

В кнопке контакт «SB» строго должен быть не фиксируемым, можно попросту воспользоваться кнопкой от дверного звонка, в противном случае пусковая обмотка может сгореть.

В момент запуска кнопку «SB» зажимают до момента раскрутки вала на полную (1-2 сек.), дальше кнопка отпускается и напряжение на пусковую обмотку не подается. Если необходим реверс — нужно сменить контакты обмотки.

Иногда в такого двигателя может быть не четыре, а три провода на выходе, в таком случае две обмотки уже соединены в средней точке между собой, как показано в схеме.
В любом случае разбирая старую стиралку, можно присмотреться как там был подключен в ней ее двигатель.

Когда возникает необходимость реализовать реверс или сменить направления вращения двигателя с пусковой обмоткой, можно подключить по следующей схеме:

Коллекторный тип двигателя (современные, стиралки автомат с вертикальной загрузкой)

Как правило это коллекторные двигатели без пусковой обмотки, которые не нуждаются и в пусковом конденсаторе, такие двигатели работают и от постоянного тока и от переменного.

Такой двигатель может иметь около 5 — 8 выводов на клемном устройстве, но для работы двигателя вне стиральной машинки, они нам не понадобятся. В первую очередь нужно исключить ненужные контакты тахометра. Сопротивления обмоток тахометра составляет примерно 60 — 70 Ом.

Также могут быть выведены и выводы термозащиты, которые встречаются редко, но они нам так же не понадобятся, это как правило нормально замкнутый или разомкнутый контакт с «нулевым» сопротивлением.

Дальше подключаем напряжение к одному из выводов обмотки. Второй ее вывод соединяют с
первой щеткой. Вторая щетка подключается к оставшемуся 220-вольтовому проводу. Двигатель должен заработать и вращаться в одну сторону.

Чтобы изменить направление движения двигателя, подключение щеток следует поменять местами: теперь первая будет включена в сеть, а вторая соединена с выходом обмотки.

Такой двигатель можно проверить автомобильным аккумулятором на 12 вольт, не боясь при этом «спалить» его из за того что неправильно подключили, спокойно можно и
«поэкспериментировать» и с реверсом и посмотреть как двигатель работает на малых оборотах от низкого напряжения.

Подключая к напряжению 220 вольт, имейте в виду что двигатель резко запустится с рывком,
поэтому лучше его закрепить неподвижно чтоб он не повредил и не замкнул провода.

О том как подключить трехфазные асинхронные двигатели к обычной бытовой сети 220 вольт, довольно подробно можно узнать в статье — «Подключение трехфазного двигателя»

Регулятор оборотов

Если возникает необходимость регулирования количества оборотов, можно воспользоваться
бытовым регулятором освещения (диммером).Но для этой цели нужно подбирать такой диммер который по мощности будет с запасом больше мощности двигателя, или же потребуется доработка, можно из той же стиральной машинки извлечь симистор с радиатором и впаять его на место маломощной детали в конструкции регулятора освещения. Но здесь уже нужно иметь навыки работы с электроникой.

Если же вам удастся найти специальны диммер для подобных электродвигателей то это будет
самым простым решением. Как правило их можно подыскать в точках продажа систем вентиляции и используются они для регулировки оборотов двигателей приточных и вытяжных систем вентиляции.

Описание 4 схем регуляторов оборотов электродвигателя

Первая схема

На транзисторе VT1 (однопереходном) реализован генератор пилообразного напряжения (частота 150 Гц). Операционный усилитель DA1 играет роль компаратора, создающего ШИМ на базе транзистора VT2. В результате получается ШИМ регулятор оборотов двигателя.

Изменяют скорость вращения переменным резистором R5, который меняет длительность импульсов. Так как, амплитуда ШИМ импульсов постоянна и равна напряжению питания электродвигателя, то он никогда не останавливается даже при очень малой скорости вращения.

Вторая схема

Она схожа с предыдущей, но в роли задающего генератора применен операционный усилитель DA1 (К140УД7).

Этот ОУ функционирует как генератор напряжения вырабатывающий импульсы треугольной формы и имеющий частоту 500 Гц. Переменным резистором R7 выставляют частоту вращения электродвигателя.

Третья схема

Она своеобразная, построена на она на популярном таймере NE555. Задающий генератор действует с частотой 500 Гц. Ширина импульсов, а следовательно, и частоту вращения двигателя возможно изменять от 2 % до 98 %.

Слабым местом во всех вышеприведенных схемах является, то что в них нет элемента стабилизации частоты вращения при увеличении или уменьшении нагрузки на валу двигателя постоянного тока. Разрешить эту проблему можно с помощью следующей схемы:

Как и большинство похожих регуляторов, схема этого регулятора имеет задающий генератор напряжения, вырабатывающий импульсы треугольной формы, частота которых 2 кГц. Вся специфика схемы — присутствие положительной обратной связи (ПОС) сквозь элементы R12,R11,VD1,C2, DA1.4, стабилизирующей частоту вращения вала электродвигателя при увеличении или уменьшении нагрузки.

При налаживании схемы с определенным двигателем, сопротивлением R12 выбирают такую глубину ПОС, при которой еще не случаются автоколебания частоты вращения при изменении нагрузки.

Режимное подключение асинхронных электродвигателей

Рассмотрим, как подключить асинхронный электродвигатель к преобразователю частоты вместо магнитного пускателя. Какие нужны манипуляции для такой «инновационной» работы электрика?

Определяясь относительно выполнения схемы питания, электрик, как правило, выбирает из двух вариантов:

1. Подключение по питанию 220 вольт.
2. Подключение по питанию 380 вольт.

Кроме отмеченных вариантов существуют, конечно, схемы питания асинхронных электродвигателей другими параметрами питающих напряжений, но в базовой (хозяйственно-бытовой) стратегии обычно параметр выше 380 вольт не используется.

Отмеченная стратегия выбора по напряжению естественным образом сопровождается некоторой особенностью подключения асинхронных электродвигателей к частотному преобразователю, в зависимости от организации питания: в режиме 220 вольт (однофазное) или 380 вольт (трёхфазное).

Устройства, сочетающие в схеме электрику и электронику, позволяют питать асинхронные электродвигатели разным напряжением. Удобная техника для подключения моторов

На примере широко распространённого прибора VLT 51 серии «Micro Drive» — продукта производства компании «Danfoss», особенность соединения асинхронного электродвигателя и частотного преобразователя проста.

Если выбирается напряжение 220 вольт, используются две клеммы трёхфазного сетевого терминала, отмеченные символами «L1L» и «L3N», соответственно. В другом случае (схема 380 вольт) используются все три клеммы того же терминала.

Соединение с клеммами терминалов ПЧ

Следует отметить важный момент: опираясь на значение мощности подключаемого к частотному преобразователю асинхронного электродвигателя, на БРНО мотора применяется схема «звезда» либо «треугольник». Конечно же, модель частотного преобразователя необходимо подбирать как соответствующую мощности мотора.

Традиционно электродвигатели относительно небольших мощностей включают «звездой», тогда как под мощные асинхронные электродвигатели выполняется конфигурация «треугольником». Асинхронный электродвигатель соединяется с терминалом частотного преобразователя через клеммы, обозначенные символами: «U», «V», «W».

Терминалы частотного преобразователя для подключения асинхронного электродвигателя: 1 – однофазная сеть 220В (L1L / L3N); 2 – проводники от БРНО мотора на клеммах «U», «V», «W», соответственно; 3 – линия дистанционного управления в режиме «Авто»; 4 – заземляющие проводники на клемму «Земля» прибора

Головки затяжных винтов терминалов, как правило, имеют пазы под плоское лезвие отвёртки. В зависимости от назначения терминала могут потребоваться отвёртки разного размера лезвия. На контакты (3) устанавливается простая кнопка с фиксацией в качестве пульта дистанционного включения/отключения.

Как настроить прибор на параметры асинхронного электродвигателя?

Итак, после выполнения и проверки корректности всех соединений, частотный преобразователь VLT потребуется настроить, исходя из параметров подключенного мотора. Предварительно следует снять эксплуатационные данные с технической таблички на корпусе асинхронного электродвигателя. В частности, необходимы параметры:

• мощности,
• рабочего напряжения,
• частоты,
• силы тока,
• числа оборотов.

Этих параметров вполне достаточно, чтобы запустить асинхронный электродвигатель в работу через ПЧ.

Ввод рабочих значений в память ПЧ

Снятые параметры заводятся в память прибора посредством некоторых манипуляций на клавиатуре панели управления. Для большинства случаев подключения достаточно функции быстрого меню «Quick Menu». Эта функция активируется однократным нажатием клавиши «Меню» панели управления, с последующим подтверждением путём нажима клавиши «ОК».

Большинство асинхронных классических электродвигателей настраиваются на работу с ПЧ через функцию быстрого меню. Операции: один нажим «Меню», затем «ОК», после чего система открывает перечень настроек

Открытый режим «Быстрого меню» стартует параметром « 1-20 », где конфигурируется уровень мощности мотора. Для справки: ПЧ серии «VLT» поддерживают диапазон мощностей 0,09 – 11 кВт. Однако, исходя из мощности ПЧ, доступна лишь определённая часть диапазона мощностей в меню выборки значений.

Нужный параметр мощности (взятый с таблички мотора) пользователь может набрать при помощи клавиш панели управления («стрелки вверх / вниз»). Но предварительно ввод требуемого параметра нужно активировать кнопкой «ОК» (строка на дисплее начинает пульсировать). Нужная мощность выбирается из списка доступных значений. Выбранное значение опять же фиксируется клавишей «ОК».

Таким же способом настраиваются другие пункты быстрого меню: 1-22 (напряжение), 1-23 (частота), 1-24 (ток), 1-25 (число оборотов). Для перехода по пунктам меню применяется клавиша «стрелка вверх» (или «стрелка вниз», если требуется обратное движение).

Адаптация (проверка) правильности ввода значений

Как только выполнен ввод пяти основных рабочих параметров асинхронного электродвигателя, на следующем этапе следует провести адаптацию мотора. Для проведения адаптации используется очередной пункт быстрого меню 1-29 (ADD). Функция адаптации активируется установкой значения «2».

После подтверждения кнопкой «ОК», ПЧ переходит в режим автоматического тестирования. На дисплей выводится сообщение о необходимости активации кнопки ручного пуска.

Кнопки на панели управления (в нижней части) включения / отключения / сброса ПЧ, поддерживающие ручной (Hand On) и автоматический (Auto On) режим пуска, а также отключение / сброс (Off Reset). Слева (вверху) – шкала контроля работы. Справа (вверху) – потенциометр настройки частоты

Активация кнопки ручного пуска приводит к запуску функции ADD (адаптация асинхронного электродвигателя), что визуально отображается на дисплее в виде символа «рисуемого» системой прямоугольника в левом нижнем углу экрана.

Спустя примерно полминуты, тест завершается и если всё в норме, на экране появляется требование активировать клавишу «ОК». Активацией этой кнопки процедура настройки адаптации завершается.

Мощность и нагрузка регулятора оборотов

К самодельному регулятору оборотов двигателя, сделанному по выше представленной схеме, можно подключить нагрузку не более 2 кВт. В случае увеличения нагрузки осуществляется замена главного симистора BT138/800. Если симистор устанавливается большего номинала, то его рекомендуется вынести за пределы общей платы, и обязательно установить на радиатор охлаждения, который можно сделать из куска алюминиевой полосы.

Примечательно то, что подобный регулятор можно использовать не только с электродвигателями, но и с лампами освещения. Таким образом, дёшево и сердито, можно собрать регулятор для яркости ламп освещения.

Подписывайтесь на мой канал в Дзен. Всем удачи, и мирного неба над головой!