В даний час колекторні двигуни отримали широке застосування в побуті і на виробництві. Такі електромеханічні пристрої можуть бути як постійного, так і змінного струму. Залежно від їх призначення виникає необхідність в зміні швидкості обертання обертів електродвигуна. З таким завданням може впоратися тиристорний регулятор напруги або сімісторний регулятор потужності для електродвигуна.
колекторні електродвигуни
Колекторний двигун (КД) являє собою електричну машину, яка перетворює електричну енергію в механічну і назад. Класифікуються КД за родом струму живлення, їх поділяють на такі групи:
- Харчування постійним струмом. Мають просту конструкцію, високий пусковий момент і управляються плавним регулюванням частоти обертання.
- Універсальні КД можна живити від постійного і змінного напруги. Коротко про головне: простота управління, недорога вартість і компактність.
КД постійного струму в залежності від типу індуктора можуть бути на постійних магнітах або додаткових котушках збудження. Постійні магніти створюють необхідний магнітний потік, що сприяє утворенню крутного моменту. Двигуни, де застосовуються котушки збудження, розрізняються за типом обмоток.
Двигуни універсальні складаються з наступних елементів:
Колектора.- Щіткотримачів для фіксації щіток.
- Щіток (графітових або мідно-графітових), службовців для електричного контакту між статорними обмотками і обмотками якоря.
- Статорної сердечника, як правило, складається з електротехнічної сталі.
- Обмотки статора.
- Вала якоря.
Такого типу КД можуть бути з паралельним і послідовним збудженням.
Універсальні двигуни можуть працювати також і від змінної напруги, коли при зміні полярності в обмотках збудження виникає наводить струм необхідного напрямку для реверсування обертання якоря (аверс / реверс). Для регулювання швидкості обертання валу електродвигуна, використовуються різні електричні схеми регуляторів обертів колекторних двигунів.
Регулятори оборотів для КД
Існує кілька типів керуючих схем для регулювання обертів колекторних двигунів. Для малопотужних пристроїв з напругою живлення 12 В (вольт) можна використовувати реостат або найпростішу схему, зібрану на транзисторі, за основу якої можна взяти будь-який компенсаційний стабілізатор постійного струму з регулюванням напруги.
Для плавного регулювання обертів якоря більш потужного КД необхідний тиристорний регулятор напруги постійного струму. Для протікання струму через тиристор необхідно на його керуючий електрод подати короткочасний імпульс. Залежно від частоти поданих імпульсів створюється поріг відкривання тиристора, що змінює величину напруги на виході регулятора обертів. Частоту імпульсів можна змінювати, включивши в схему регулятора генераторний транзистор, наприклад, КТ117, або зібрати схему управління на таймері 555 (КР1006ВІ1 вітчизняного виробництва).
Такий регулятор постійного струму можна використовувати тільки з КД постійної напруги. Використовуючи тиристори в високоіндуктівной навантаженні, так як вони можуть не до кінця закритися, загрожує для виходу з ладу регулятора.
Регулювання рекомендується проводити за допомогою регулятора обертів колекторного двигуна зі зворотним зв'язком, який задає швидкість обертання за допомогою формувача опорної напруги в схемі. У момент навантаження швидкість обертання знижується, а разом з нею, що обертає.
За рахунок зменшення протидії ЕРС між керуючим електродом і катодом тиристора виникла в двигуні пропорційно збільшиться напруга управління на тиристори. Збільшення величини напруги, з малим фазовим кутом, відкривається тиристор і подає на двигун максимальний струм.
Тиристор підбирається таким чином, щоб пусковий струм КД не перевищував його максимально допустимі параметри. Регулювання можна проводити тільки на КД складаються з щіткового вузла.
Тиристорний регулятор по схематичним міркувань не може регулювати обороти асинхронних електродвигунів.
Особливості бесколлекторного двигуна
На вигляд безколекторний двигун схожий з КД, але за конструктивними особливостями є відмінність через відсутність колектора і щіток. У безколекторним двигуні постійні магніти розташовані навколо вала, так званого ротора, а обмотки знаходяться безпосередньо на статорі навколо ротора і мають певну кількість пар полюсів, від яких залежить швидкість мотора. Деякі безколекторні мотори оснащуються сенсорними датчиками, призначеними для стеження за положенням ротора, і управляються електронними регуляторами швидкості, зібраними на контролері.
Основними достоїнствами безколекторних моторів є відсутність іскріння щіток, що створюють перешкоди, і відсутність постійного тертя, підвищує температуру всередині двигуна. Відсутність зношуються - колектора і щіток - збільшує термін експлуатації таких моторів, не рахуючи заміни підшипників. До недоліків можна віднести лише високу вартість виробу.
Особливою популярністю користуються однофазні асинхронні двигуни змінного струму, які використовують в різних верстатах на виробництві, а також в побутових електроприладах, де необхідно використовувати різні швидкості обертання. Для цих цілей використовується сімісторний регулятор потужності для електродвигуна.
Регулятор оборотів асинхронного двигуна своїми руками можна зробити на ШІМ-контролері tda1085, який управляє симистором. Контролер можна використовувати для управління пральною машиною спільно з таходатчіка, який зчитує імпульси від тахогенератора. Регулювання оборотів здійснюється без втрати потужності і незалежно від навантаження.