У будь-якому сучасному електроінструменті або побутовому приладі використовується колекторний двигун. Це пов’язано з їх універсальністю, тобто здатністю працювати як від змінного, так і від постійної напруги. Ще одна перевага полягає ефективному пусковому моменті.
Однак висока частота обертів колекторного двигуна влаштовує далеко не всіх користувачів. Для плавності пуску і можливість змінювати частоту обертів був винайдений регулятор, який цілком можливо виготовити своїми руками.
Принцип роботи та різновиди колекторних двигунів
Кожен електродвигун складається з колектора, статора, ротора і щіток. Принцип його роботи досить простий:
- Струм подається на статор і ротор, сполучені один з одним.
- Утворюється магнітне поле.
- З-за впливу магнітного напруги, ротор починає обертатися.
- Щітки (зазвичай їх виготовляють з графіту) передають напругу на ротор.
- При зміні напрямку струму в статорі або роторі, обертання вала відбувається в інший бік.
Крім стандартного пристрою також існують:
- Електродвигуни послідовного збудження — володіють більшою стійкістю до перевантажень (найчастіше використовуються у побутових пристроях).
- Вироби паралельного збудження — мають більшу кількість витків і невеликий опір.
- Однофазні двигуни — легкість у виготовленні і широкий діапазон застосування, але низький ККД.
Пристрій регулятора
У світі існує безліч схем таких пристроїв. Проте всіх їх можна розділити на 2 групи: стандартні та модифіковані вироби.
Стандартний пристрій
Типові вироби відрізняються простотою у виготовленні идинистора, хорошою надійністю при зміні обертів двигуна. Як правило, такі моделі ґрунтуються на тиристорних регуляторів. Принцип роботи подібних схем досить простий:
- Заряд іде на конденсатор.
- Через змінний резистор йде напруга пробою Діністор.
- Далі він «пробивається».
- «Відкривається » симистор, який відповідає за навантаження.
- Чим вище буде напруга, тим частіше буде «відкриватися симистор».
Таким чином, відбувається регулювання обертів колекторного двигуна. В більшості випадків таку схему використовують у зарубіжних побутових пилососах. Однак слід знати, що такий регулятор оборотів не має зворотної зв’язком. Тому при зміні навантаження доведеться налаштовувати обертів електродвигуна.
Змінені схеми
Звичайно, стандартний пристрій влаштовує багатьох любителів регуляторів обертів «покопатися» в електроніці. Однак, без прогресу і поліпшення виробів ми б досі жили в кам’яному столітті. Тому постійно винаходяться більше цікаві схеми, які із задоволенням застосовують багато виробників.
Найчастіше використовуються реостатные та інтегральні регулятори. Як зрозуміло з назви, перший варіант заснований на реостатной схемою. У другому ж випадку застосовується інтегральний таймер.
Реостатные відрізняються ефективністю в зміні кількості обертів колекторного двигуна. Висока ефективність обумовлена силовими транзисторами, які забирають частину напруги. Таким чином, знижується надходження струму і двигун працює з меншою ретельністю.
Відео: пристрій регулятора обертів з підтриманням потужності
Головний недолік такої схеми полягає у великому обсязі тепла, що виділяється. Тому для безперебійної роботи, регулятор повинен постійно охолоджуватися. Притому охолодження пристрою має бути інтенсивним.
Інший підхід реалізований в інтегральному регуляторі, де за навантаження відповідає інтегральний таймер. Як правило, в подібних схемах використовуються транзистори практично будь-яких найменувань. Це пов’язано з тим, що в складі є мікросхема, яка володіє великими значеннями вихідного струму.
Якщо навантаження менше 0,1 ампера, то все напруга надходить прямо на мікросхему в обхід транзисторів. Однак для ефективної роботи регулятора необхідно, щоб на затворі було напруга 12В. Тому електроланцюг і напруга самого харчування має відповідати цьому діапазону.
Огляд типових схем
Регулювати обертання вала електродвигуна малої потужності можна за допомогою послідовного з’єднання резистора харчування з відсутність. Однак у такого варіанту є дуже низький ККД і відсутність можливості плавної зміни швидкості. Щоб уникнути такої неприємності, слід розглянути декілька схем регулятора, які застосовуються найчастіше.
Особливості першого варіанту:
- На ШІМ транзисторі є генератор пилкоподібної напруги з частотою 150 Гц.
- У ролі компаратора виступає операційний підсилювач.
- Для зміни швидкості використовують змінний резистор, який управляє тривалістю імпульсів.
Як відомо, ШІМ має постійну амплітуду імпульсів. Крім того, амплітуда ідентична напрузі живлення. Отже, електродвигун не зупиниться, навіть працюючи на малих обертах.
Другий варіант аналогічний першому. Єдина відмінність, що в якості задаючого генератора використовується операційний підсилювач. Цей компонент має частоту 500 Гц і займається виробленням імпульсів, що мають трикутну форму. Регулювання здійснюється змінним резистором.
Як зробити своїми руками
Якщо немає бажання витрачатися на придбання готового пристрою, його можна виготовити самостійно. Таким чином, можна не тільки заощадити гроші, але і отримати корисний досвід. Отже, для виготовлення тиристорного регулятора потрібно:
- паяльник (для перевірки працездатності);
- дроту;
- тиристор, конденсатори і резистори;
- схема.
Як видно зі схеми, регулятором контролюється тільки 1 напівперіод. Однак для тестування працездатності на звичайному паяльнике цього буде цілком достатньо.
Якщо знань по розшифровці схеми недостатньо, можна ознайомитися з текстовим варіантом:
- Живлення від мережі йде на конденсатор.
- Конденсатор отримує повний заряд і починає роботу.
- Навантаження передається на нижній кабель і резистори.
- З позитивним контактом конденсатора з’єднаний електрод тиристора.
- Один достатній заряд напруги
- Відкривається другий напівпровідник.
- Тиристор пропускає через себе навантаження, отриману з конденсатора.
- Конденсатор розряджається і повторює напівперіод.
Використання регуляторів дозволяє більш економічно використовувати електродвигуни. У певних ситуаціях такий пристрій можна виготовити самостійно. Однак для більш серйозних цілей (наприклад, контролю обладнання для опалення) краще придбати готову модель. Благо, на ринку є широкий вибір таких виробів, а ціна цілком демократична.