Устройство регулирующее обороты двигателя

Частотно-регулируемый электропривод

Частотно-регулируемый, или частотно-управляемый привод (ЧРП, ЧУП) — система управления частотой вращения ротора асинхронного двигателя, которая включает в себя электродвигатель и преобразователь частоты.

Так как асинхронные двигатели могут вращаться на одной частоте, задаваемой им питающей сетью переменного тока, для управления ими используют преобразователи частоты.

Схема 1. Частотно-регулируемый привод.

Частотный преобразователь (ЧП) — это устройство, объединяющее в себе выпрямитель и инвертор. Выпрямитель преобразует переменный ток промышленной частоты в постоянный, а инвертор наоборот. Выходные тиристоры (GTO) или транзисторы (IGBT), открываясь и закрываясь при помощи электронного управления, формируют необходимое напряжение, аналогичное трехфазному. Возможность менять частоту напряжения позволяет изменять отдаваемую в нагрузку мощность не дискретно (как при механической регулировке), а непрерывно. За счет такого принципа действия частотно регулируемый привод может плавно регулировать параметры вращения двигателя.

Преимущества применения частотно регулируемых приводов для управления АД

1. Облегчает пусковой режим привода.
2. Позволяет двигателю долго работать, независимо от степени загрузки.
3. Обеспечивает большую точность регулировочных операций.
4. Позволяет контролировать состояние отдельных узлов в цепях промышленной электрической сети. За счет этого возможно вести постоянный учет количества времени, наработанного двигателями, чтобы потом оценивать их результативность.
5. Наличие электронных узлов дает возможность диагностировать неисправности в работе двигателя дистанционно.
6. К устройству можно подключать различные датчики обратной связи (давления, температуры). В результате скорость вращения будет стабильна при постоянно меняющихся нагрузках.
7. При пропадании сетевого напряжения включается управляемое торможение и перезапуск.

В результате:
• повышается уровень КПД за счет чего можно сэкономить порядка 30-35 % электроэнергии;
• количество и качество конечного продукта возрастает;
• снижается износ комплектующих механизмов;
• возрастает срок службы оборудования.

Недостатки систем частотного регулируемого привода

• Создают сильные помехи, которые мешают другой электронике функционировать. Справиться с этой проблемой поможет установка в цепи управления фильтров высокочастотных помех, которые будут снижать степень такого влияния.
• Высокая стоимость ЧРП. Однако она окупится через 2-3 года.

Отрасли применения ЧРП

Список отраслей получается обширным, сложнее найти отрасль, где бы не применялись ЧП:

Нефтедобыча и переработка: насосное оборудование, привод аппаратов воздушного охлаждения (АВО) и градирен, комплексная автоматизация различных технологических линий.

Металлургия: приводы рольгангов, конвейеров, прокатных станов, наматывающих устройств волочильных станов, насосов, вентиляторов.

Машиностроение: привод обрабатывающих станков, насосы, конвейерные линии, полиграфические машины.

Горнодобывающее и обогатительное производство: дробилки, мешалки, конвейеры, песковые и пульповые насосы.

Химическая промышленность: насосы, мешалки, грануляторы, экструдеры, центрифуги, приводы дымососов и вентиляторов, АСУ.

Пищевая промышленность: грануляторы, экструдеры, мельницы, дробилки, куттеры, жом-прессы, этикетировочные аппараты, конвейеры, технологические линии, насосы, вентиляторы.

ЖКХ: различное насосное оборудование, АСУ.

Стройкомплекс: краны, подъемные механизмы.

Транспорт: судовой привод, электротранспорт.

Как выбрать частотный преобразователь

СОВЕТ: если какой-то из параметров должен отвечать особым требованиям, то лучше предпочесть не потенциально подходящий частотно регулируемый электропривод, а тот, который будет классом выше.

Выполненные проекты

НПО «Винт», г. Москва. Подруливающие устройства для судового привода. Суда, оборудованные ими, получают большую маневренность при швартовке, проходе узкостей, тралении. Значительно снижается риск столкновения судов. Сокращается время разгрузки и погрузки, что дает экономию времени и денег.

ООО «Стройбезопасность», г. Тихорецк. Оснащение приводов башенных кранов. Это решение упрощает управление, дает возможность тонко регулировать скорость в большом диапазоне, приводит к отсутствию пусковых бросков тока.

ОАО «Тагмет», г. Таганрог. Рольганги щелевой закалочной печи. Обеспечивают точный догон трубы в зоне загрузки и отрыв на выходе и безаварийную работу оборудования. Главный экономический эффект применения частотных преобразователей — это повышение качества продукции.

ОАО «Ульяновский сахарный завод», р.п. Цильна, Ульяновская обл. Привод жом-пресса 500 кВт. Регулирует обороты по нагрузке: в результате стружка подается неравномерно и не происходит перебросов при этом поддерживается нужный уровень давления в шахте. Увеличивается срок службы оборудования, снижается количество аварийных остановок, упрощается обслуживание процесса.

МУП «Водоканал», г. Новочебоксарск. Автоматизированная система оперативного диспетчерского управления (АСОДУ) водоснабжением г. Новочебоксарска. Кроме снижения прямых затрат на энергоресурсы, снизилась аварийность и улучшилось качество обслуживания.

Плата регулятора оборотов коллекторного двигателя с поддержанием мощности на микросхеме TDA 1085

Как в настоящее время, так и в длительной перспективе на руках у граждан останется большое количество вышедших из строя стиральных машин. Не углубляясь в причины их непригодности к дальнейшей работе стоит отметить, что в большинстве из них применен коллекторный двигатель который оснащен таходатчиком или датчиком холла обладающий высокой надежностью и отличными характеристиками. Электродвигатели коллекторного типа примененные в стиральных машинах крайне редко являются причиной их вывода из эксплуатации, а значит могут с успехом быть в дальнейшем использованы для разработки и создания различных станков и механизмов. В связи с этим стоит отметить, что двигатели от стиральных машин обладают высокой надежностью и доступностью по цене, при этом у многих просто лежат дома без дела от сломанной стиральной машины и могут быть широко применены для изготовления различных станков и приспособлений, таких как, точильных станков, токарных и фрезерных станков, сверлильных станков, медогонок, гончарных кругов, и другого широко применяемого оборудования. Однако стоит отметить что при изготовлении такого оборудования часто необходимо изменять обороты вращения. Для этого необходимо внедрять различные решения с применением радиоэлектронных схем. В некоторых редких случаях, когда нет никакой внешней нагрузки на вал двигателя и нужно достичь лишь примерно одинаковой скорости вращения можно применить симисторный регулятор мощности, однако в любом оборудовании, где есть хоть какая то нагрузка вам потребуется устройство регулировки оборотов двигателей без потери мощности. Поэтому вам понадобится предлагаемая нами полностью собранная, настроенная, проверенная и готовая к работе плата регулировки оборотов двигателей коллекторного типа от стиральных машин. Данный модуль управляет двигателем мощностью до 1000 Вт и поддерживает его обороты без потери мощности и скорости на валу двигателя. Главным достоинством данного решения является наличие обратной связи через таходатчик или датчиком холла. Предлагаемая плата собрана на оригинальном микроконтроллере TDA1085. На плате установлен мощный симистор с током до 40 А, что обеспечивает надежный запас представленного модуля по мощности. Данная плата служит для управления коллекторным двигателем оснащенным таходатчиком или датчиком холла. Такие двигатели являются массовыми и установлены на многих современных стиральных машинах, например Indesit, Samsung, старых моделях LG и других. Регулятор позволяет изменять скорость вращения вала электродвигателя с поддержанием мощности работы в пределах от 0 до 15000 оборотов в минуту. Скорость вращения двигателя отслеживается тахогенератором или датчиком холла. Плата управления обеспечивает поддержку оборотов без потери мощности даже на самых низких оборотах двигателя!Плата не только регулирует обороты, но и надежно поддерживает их при появлении нагрузки на валу! При изготовлении применен стеклотекстолит фольгированный двухсторонний FR-4 с номинальной толщиной 1,6 мм, облицованный медной фольгой толщиной 70 мкм с двух сторон. Отверстия металлизированные, нанесена защитная маска и шелкография с разметкой элементов. После нанесения защитных масок общая толщина составляет 1.9 мм. Все это в комплексе обеспечивает долгую, надежную и бесперебойную эксплуатацию ваших станков и механизмов изготовленных с применением данного модуля.

На плате регулятора оборотов установлены подстроечные резисторы для настройки:

• Максимальных оборотов
• Скорости набора оборотов при вращении потенциометра
• Скорости реакции платы на появление нагрузки на валу
• Подстройки и синхронизации работы таходатчика

Комплектация платы регулятора оборотов:

1. Спаянная, настроенная и проверенная плата регулятора оборотов.
2. Переменный резистор с пластиковой ручкой.
3. Клавишный переключатель включения контроллера.
4. Клавишный переключатель направления вращения (Для реверса).
5. Светодиод индикации.
6. Запасной предохранитель.
7. Краткое описание.

Есть в наличии комплект платы регулятора оборотов со всеми необходимыми проводами. Помимо самой платы в комплект входит:
1. Сетевой шнур для подключения питания длинной 1 метр.
2. Провод для подключения таходатчика длинной 1 метр
3. Провода для подключения двигателя с распаянным тумблером реверса. От тумблера до двигателя 1 метр
4. Светодиод с проводом 20 см.
5. Тумблер включения с проводом 20 см.
6. Резистор регулятора оборотов с с проводами 20 см.
7. Запасной предохранитель и краткое описание прилагаются
Стоимость платы регулятора оборотов с комплектом проводов составит 800 грн. Если вам необходим такой комплект, то обязательно сообщите об этом по телефону и напишите в комментарии к заказу.

Технические херактеристики регулятора оборотов коллекторного двигателя

• Напряжение питания — 220 Вольт
• Рабочая частота — 50 ГЦ
• Рабочая температура — от -10° до 60° C
• Диапазон регулировки — от 0 до 15000 оборотов
• Установка максимальных оборотов — Есть
• Установка набора скорости — Есть
• Установка скорости реакции на нагрузку — Есть
• Синхронизация таходатчика — Есть
• Подключение датчика Холла — Есть
• Подключение внешних узлов и компонентов — Клемное
• Подключение реверса — Есть
• Отключение контроллера — Есть
• Размер платы — 99×90 мм

Основы техники безопасности про работе и установке платы регулятора оборотов двигателя

1. Во избежании поражения электрическим током соблюдайте основные меры безопасности:
2. Никогда не прикасайтесь к плате подключенной к сети 220v руками.
3. С осторожностью проводите настройку платы и управление подстроечными резисторами, при необходимости делайте это при помощи отвертки с прорезиненной ручкой.
4. Будьте аккуратны с переменным резистором регулирующим обороты, на нем тоже присутствует опасное напряжение.
5. Будьте аккуратны в местах подключения к клемам и в местах соединения с проводами.
6. Настоятельно рекомендую сначала подключить двигатель и сетевой провод к плате, а затем уже подключать к сети 220V.
7. Желательно плату поместить в корпус, предусмотрев отверстия для вентиляции. Если корпус металлический обязательно его заземляем, вместе с двигателем.
8. Не допускайте перегрева симистора, отслеживайте температуру на радиаторе. Температура не должна превышать 80С. Не прикасайтесь к радиатору до отключения регулятора от сети.
9. Помните, что в случае выхода симистора из строя, двигатель может выйди на максимальные обороты, поэтому установите кнопку аварийного отключения питания.

В галерее снимков вы можете ознакомится с назначением подстроечных резисторов на плате, а так же со схемой коммутации реверса двигателя

Видео обзор плата регулятора оборотов коллекторного двигателя с поддержанием мощности

Подключение реверса для платы регулятора оборотов для двигателей от стиральных машин на TDA1085

Регуляторы скорости

Хорошая вентиляция воздуха в жилом помещении играет большую роль в жизни современного человека. Микроклимат в строении полностью зависит от установленной вентиляции. Среди современных потребителей наиболее востребованной является приточно-вытяжная система вентиляции.

Большинство новых установок вытяжки укомплектованы электрическим двигателем, который предоставляет возможность регулировать обороты электродвигателя. Для этого используются специальные приборы, например, частотные схемы вращения двигателя. Такие моторы применяются не только в устройствах вытяжки, но и в бытовой жизни человека. Регулятор оборотов – это устройство, которое способно изменять скорость вращения вала двигателя Регуляторы скорости.

Буквально несколько лет назад приборы для регулирования скорости вентиляторов были в виде простых ручных выключателей и магнитного реле, за счет чего предполагалась либо постоянная работа двигателя на высокой скорости, либо полное его отключение. Прежде чем покупать вентилятор, следует уточнить у продавца-консультанта, может ли его двигатель работать с регулятором оборотов.

Для чего все же нужно регулировать скорость?

1. Чтобы изменить расход воздуха в системе вентиляции;

2. Для возможности управлять производительностью насосов;

3. Регулирования скорости отдельных движущихся деталей оборудования;

4. Экономии потребления электроэнергии;

5. Для уменьшения степени шума;

Главным преимуществом таких контролирующих устройств является невысокая стоимость, что дает возможность бытового применения. К недостаткам можно отнести слабую экономичность. Когда идет процесс снижения мощности, то уменьшение идет только шума, а использование электроэнергии практически неизменно. Недостатком является еще то, что нет вариантов для подключения устройств с большой мощностью, но, в случае с бытовым применением это не существенно.

Существуют разнообразные варианты схем контроллеров:

• ступенчатые регуляторы (с применением автотрансформатора);
• автотрансформаторы (приборы на электронном управлении);
• тиристорные регуляторы.

К тому же существует два способа регулировки скорости:

• с помощью симисторного регулятора (наиболее распространенный, который позволяет постепенно увеличивать или уменьшать скорость);
• тиристорный (в случае, если термозащитой оборудован электродвигатель вентилятора).

Довольно-таки часто мотор громко гудит на низких оборотах при применении этих методов регулировки скорости, поэтому не стоит долго эксплуатировать вентилятор.

Монтаж бытовых контроллеров прост и для этого не нужны особые знания. Такое устройство можно прикрепить к стене с помощью дюбелей и монтажных винтов или можно устанавливать в уже заранее подготовленное углубление, как под обычную розетку. К тому же, крепежным элементом может выступить дин-рейка из металлического профиля. Когда регулятор скорости и блок управления сделаны в раздельных корпусах, нужно осуществить соединение с помощью слаботочного сигнального провода, а силовой кабель подключить к контроллеру напрямую от электрощита.

Регулятор ТНВД

Рис. Управление оборотами двигателя, регулировка: 1. Плунжер; 2. Гильза; 3. Управляющая рейка; 4. Втулка управления; 5. Возвратная пружина плунжера; 6. Рычаг управления плунжера.

Основное назначение регулятора числа оборотов двигателя состоит в ограничении максимальных оборотов двигателя (максимального числа оборотов без нагрузки). Он должен ограничивать обороты двигателя до максимального значения, предусмотренного изготовителем, так как в противном случае не нагруженный дизельный двигатель будет разгоняться неуправляемым образом до тех пор, пока не произойдет саморазрушение. Регулятор должен также быть способным поддерживать определенные обороты двигателя в данном диапазоне оборотов двигателя или во всей области. В зависимости от конструкции регулятора он может использоваться, к примеру, для оборотов холостого хода и максимальных оборотов.

Регулятор также имеет несколько других функций: изменение подачи топлива при полной нагрузке в зависимости от оборотов двигателя (управление крутящим моментом) или в зависимости от атмосферного давления или давления нагнетаемого воздуха или обеспечение подачи необходимого для запуска двигателя количества впрыскиваемого топлива. Чтобы сделать это, регулятор перемещает управляющую рейку так, что плунжер ТНВД поворачивается в соответствующее положение для требуемого количества подаваемого топлива.

Для регулировок на рядных ТНВД используются механические (центробежные) регуляторы или система электронного управления дизельных двигателей (EDC). Пневматические регуляторы в настоящее время не используются, так как они не могут удовлетворить различным требованиям, предъявляемым к современным дизельным двигателям.

Механическое управление оборотами двигателя

В настоящее время существует несколько различных типов механических регуляторов:

• регулятор максимальных оборотов — для ограничения максимальных оборотов (повышенных оборотов Холостого хода);
• регулятор минимальных и максимальных оборотов (в основном для автомобильных применений), регулирует только верхние и нижние пределы. Водитель изменяет количество впрыскиваемого топлива с помощью педали акселератора;
• регулятор изменяемых оборотов регулирует число оборотов во всем диапазоне оборотов в дополнение к максимальным оборотам (повышенным оборотам холостого хода) и оборотам холостого хода.

Развитие технологии впрыска топлива в настоящее время определяется постоянно увеличивающимися требованиями к составу выхлопных газов, экономии топлива, приемистости, комфорту и мощности двигателя. Соответственно, требования, предъявляемые к системе впрыска топлива и, особенно к регуляторам, также возрастают.

Электронное управление оборотами двигателя

Система электронного управления дизельным двигателем полностью удовлетворяет высоким требованиям, предъявляемым к системам регулировки оборотов двигателя. Наряду с проведением электрических измерений и обработку электронных данных, EDC включает в себя цепи управления и электрические исполнительные механизмы (приводы), которые по сравнению с механическими регуляторами предлагают большее количество функций, а также улучшение существующих функций.

EDC включает в себя следующие основные детали:

• различные датчики;
• электронный блок управления (ECU);
• исполнительный механизм, установленный на ТНВД.