Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как подключить двигатель постоянного тока на 220 вольт


Электродвигатель постоянного тока: схема подключения, принцип работы

Автор Светозар Тюменский На чтение 3 мин. Просмотров 4.8k. Опубликовано

Электродвигатели постоянного тока действуют на основе использования принципа магнитной индукции и применяются на производстве в тех случаях, когда необходимо обеспечить регулировку скорости вращения в различных диапазонах, но с высокой точностью. На сегодняшний день существует множество вариантов исполнения электродвигателей постоянного тока. В зависимости от необходимой мощности их работа может обеспечиваться как за счет постоянных магнитов, так и за счет электромагнитов.

Схема подключения электродвигателя постоянного тока

Если попробовать отобразить устройство электродвигателя постоянного тока схематически, то у нас получится изображение с двумя цилиндрами, помещенными один в другой. Больший из цилиндров является полым и неподвижным и называется статор или же станина. Внутри станины помещается якорь – меньший из цилиндров, являющийся подвижным. При этом между цилиндрами внутри, в обязательном порядке, должно быть воздушное пространство и они не должны вплотную соприкасаться. Это необходимо, поскольку именно в воздушном зазоре формируется магнитное поле.

Устройство электродвигателя постоянного тока

Любой электродвигатель состоит из двух основных частей станины (статора) и якоря. На внутренней поверхности статора располагаются полюсы, которые изготавливаются из тонких листов электротехнической стали, изолируются друг от друга при помощи лака и заканчиваются расширениями – наконечниками. Эти наконечники предназначены для равномерного распределения магнитной индукции в воздушном зазоре. Уже непосредственно на самих полюсах располагаются несколько обмоток возбуждения. При этом некоторые из обмоток изготавливаются с большим количеством витков тонкого провода, в то время как конструкция других предполагает малое число витков толстого провода.

Якорь представляет собой зубчатый цилиндр, который устанавливается на валу внутри статора и состоит из пакетов тонких листов электротехнической стали изолированных друг от друга. Стоит отметить, что между каждым отдельным пакетом находятся специальные каналы, предназначенные для вентиляции. В то же время отдельные пазы якоря соединяются между собой проводниками, выполненными из меди. Также необходимым условием при изготовлении якоря является наличие двухслойной обмотки.

Принцип действия электродвигателя постоянного тока

В основе принципа работы любого современного электродвигателя постоянного тока лежит принцип магнитной индукции, а также «Правило левой руки». В том случае, если по верхней части обмотки якоря пропустить ток в одном направлении, а по нижней в другом, то он начнет вращаться. Это обусловлено тем, что по правилу левой руки, проводники, которые уложены непосредственно в пазах якоря, будут выталкиваться из магнитного поля, которое создается станиной.

Таким образом, верхняя часть будет выталкиваться влево, а нижняя – вправо, что приведет к вращению самого якоря, поскольку вся энергия от проводников будет передаваться и ему. Однако, в тот момент, когда проводники провернутся и части якоря поменяются местами расположения, его вращение остановится. Чтобы этого не случилось, в электродвигателе применяется коллектор, предназначенный для коммутирования обмотки якоря.

Электродвигатель постоянного тока 12 Вольт

На сегодняшний день этот тип электродвигателей является одним из самых популярных. Это обусловлено тем, что именно двигатели с таким напряжением устанавливаются на большинство автомобилей и не только на них, но и на множество другой техники, которая применяется для решения самых разнообразных задач.

Электродвигатель постоянного тока П -11 С1 У4 работа


Двигатель постоянного тока (часть 1)


Электродвигатели постоянного тока


Объяснение 3 простых схем контроллера скорости двигателя постоянного тока

Цепь, которая позволяет пользователю линейно управлять скоростью подключенного двигателя путем вращения подключенного потенциометра, называется схемой контроллера скорости двигателя.

Здесь представлены три простые в построении схемы регулятора скорости для двигателей постоянного тока, одна с использованием MOSFET IRF540, вторая с IC 555 и третья концепция с IC 556 с обработкой крутящего момента.

Конструкция № 1: Контроллер скорости двигателя постоянного тока на базе Mosfet

Очень крутая и простая схема регулятора скорости двигателя постоянного тока может быть построена с использованием всего лишь одного Mosfet, резистора и электролизера, как показано ниже:

Использование BJT Emitter Follower

Как можно видеть, mosfet настроен как последователь источника или обычный режим стока, чтобы узнать больше об этой конфигурации, вы можете обратиться к этому посту, в котором обсуждается версия BJT, однако принцип работы остается тот же самый.

В приведенной выше конструкции контроллера двигателя постоянного тока регулировка потенциометра создает переменную разность потенциалов на затворе mosfet, а вывод источника mosfet просто следует величине этой разности потенциалов и соответствующим образом регулирует напряжение на двигателе.

Это означает, что источник всегда будет отставать от напряжения на затворе на 4 или 5 В и будет меняться вверх / вниз с этой разницей, представляя переменное напряжение от 2 В до 7 В на двигателе.

Когда напряжение затвора составляет около 7 В, вывод источника будет подавать минимум 2 В на электродвигатель, вызывая очень медленное вращение на двигателе, и 7 В будет доступно на выводе источника, когда регулировка отклонения создает полные 12 В на затворе Мосфета.

Здесь мы можем ясно видеть, что вывод источника mosfet, кажется, «следует» за воротами и, следовательно, последователем имени источника.

Это происходит потому, что разница между затвором и выводом источника Mosfet всегда должна быть около 5 В, чтобы обеспечить оптимальную работу Mosfet.

В любом случае, приведенная выше конфигурация помогает обеспечить плавное регулирование скорости двигателя, и конструкция может быть построена довольно дешево.

BJT также может быть использован вместо mosfet, и фактически BJT будет производить более высокий диапазон регулирования от 1 В до 12 В для двигателя.

Video Demo

Когда речь идет о равномерном и эффективном управлении скоростью двигателя, ШИМ-контроллер становится идеальным вариантом, здесь мы узнаем больше о простой схеме для реализации этой операции.

Конструкция № 2: ШИМ-управление двигателем постоянного тока с IC 555

Конструкция простого регулятора скорости двигателя с использованием ШИМ может быть понята следующим образом:
Первоначально, когда цепь запитана, триггерный вывод находится в логическом низком положении, так как Конденсатор С1 не заряжен.

Вышеуказанные условия инициируют цикл колебаний, в результате чего выходной сигнал меняется на логический высокий.
Высокий выход теперь заставляет конденсатор заряжаться через D2.

При достижении уровня напряжения, составляющего 2/3 от источника питания, вывод № 6 является порогом срабатывания ИС.
Срабатывает моментный вывод № 6, контакт № 3 и № 7 возвращаются к низкому логическому уровню.

При низком контакте № 3 С1 снова начинает разряжаться через D1, и когда напряжение на С1 падает ниже уровня, который составляет 1/3 от напряжения питания, контакты № 3 и № 7 снова становятся высокими, вызывая цикл следовать и продолжать повторять.

Интересно отметить, что C1 имеет два дискретно установленных пути для процесса зарядки и разрядки через диоды D1, D2 и через плечи сопротивления, установленные баком соответственно.

Это означает, что сумма сопротивлений, с которыми сталкивается С1 при зарядке и разрядке, остается неизменной независимо от того, как установлен горшок, поэтому длина волны выходного импульса всегда остается неизменной.

Однако, поскольку периоды времени зарядки или разрядки зависят от значения сопротивления, встречающегося на их дорожках, горшок дискретно устанавливает эти периоды времени в соответствии со своими настройками.

Поскольку периоды времени зарядки и разрядки напрямую связаны с рабочим циклом на выходе, он изменяется в зависимости от регулировки емкости, придавая форму предполагаемым изменяющимся импульсам ШИМ на выходе.

Средний результат отношения метка / пространство приводит к выходу ШИМ, который, в свою очередь, контролирует скорость постоянного тока двигателя.

Импульсы ШИМ поступают на затвор мосфета, который реагирует и контролирует ток подключенного двигателя в соответствии с настройкой емкости.

Текущий уровень через двигатель определяет его скорость и, таким образом, реализует управляющий эффект через горшок.

Частота выходного сигнала IC может быть рассчитана по формуле:

F = 1,44 (VR1 * C1)

Мосфет может быть выбран в соответствии с требованием или током нагрузки.

Принципиальная схема предлагаемого регулятора скорости двигателя постоянного тока приведена ниже:

Прототип:

Доказательство тестирования видео:

В приведенном выше видеоролике мы видим, как на основе IC 555 Конструкция используется для управления скоростью двигателя постоянного тока.Как вы можете видеть, хотя лампа отлично работает в ответ на ШИМ и меняет свою интенсивность от минимального свечения до максимально низкого, двигатель не работает.

Первоначально двигатель не реагирует на узкие ШИМ, а начинает работать с рывком после того, как ШИМ настроен на значительно большую ширину импульса.

Это не означает, что в цепи возникли проблемы, это потому, что якорь двигателя постоянного тока надежно удерживается между парой магнитов. Чтобы начать пуск, якорь должен перепрыгнуть через два полюса магнита, что не может произойти медленным и плавным движением.Это должно начаться с толчка.

Именно поэтому двигатель изначально требует более высоких настроек для ШИМ, и как только вращение инициируется, якорь получает некоторую кинетическую энергию, и теперь достижение более низкой скорости становится возможным благодаря более узким ШИМ.

Тем не менее, получить вращение в едва движущемся медленном состоянии может быть невозможно по той же причине, что и описанная выше.

Я изо всех сил старался улучшить реакцию и добиться как можно более медленного управления ШИМ, внеся несколько изменений в первую диаграмму, как показано ниже:

Сказав это, двигатель может показать лучшее управление на более медленных уровнях, если двигатель прикреплен или связан с нагрузкой через шестерни или систему шкивов.

Это может произойти из-за того, что нагрузка действует как демпфер и помогает обеспечить контролируемое движение при более медленных регулировках скорости.

Конструкция № 3: Использование IC 556 для улучшенного управления скоростью

Изменение скорости двигателя постоянного тока может показаться не таким сложным, и вы можете найти множество цепей для этого.

Однако эти схемы не гарантируют постоянные уровни крутящего момента при более низких скоростях двигателя, что делает работу совершенно неэффективной.

Кроме того, на очень низких скоростях из-за недостаточного крутящего момента двигатель имеет тенденцию к остановке.

Другим серьезным недостатком является то, что в этих схемах нет функции реверса двигателя.

Предлагаемая схема полностью свободна от вышеуказанных недостатков и способна генерировать и поддерживать высокие уровни крутящего момента даже на самых низких возможных скоростях.

Схема работы

Прежде чем мы обсудим предлагаемую схему контроллера ШИМ двигателя, мы также хотели бы изучить более простую альтернативу, которая не так эффективна. Тем не менее, его можно считать достаточно хорошим, если нагрузка на двигатель невелика и если скорость не снижена до минимальных уровней.

На рисунке показано, как можно использовать одну микросхему 556 для управления скоростью подключенного двигателя, мы не будем вдаваться в подробности, единственным существенным недостатком этой конфигурации является то, что крутящий момент прямо пропорционален скорости двигателя ,

Возвращаясь к предложенной конструкции схемы регулятора скорости с высоким крутящим моментом, здесь мы использовали две ИС 555 вместо одной или, вернее, одну ИС 556, которая содержит две ИС 555 в одной упаковке.

Принципиальная схема

Основные функции

Вкратце, предлагаемый контроллер двигателя постоянного тока включает в себя следующие интересные функции:

Скорость может непрерывно изменяться от нуля до максимума, без остановки.

На момент никогда не влияют уровни скорости, и он остается постоянным даже при минимальных уровнях скорости.

Вращение двигателя может быть изменено или изменено в течение доли секунды.

Скорость является переменной в обоих направлениях вращения двигателя.

Две 555 ИС назначаются с двумя отдельными функциями. Один из разделов сконфигурирован как нестабильный мультивибратор, генерирующий тактовые импульсы с частотой 100 Гц, который подается на предыдущий раздел 555 внутри упаковки.

Вышеуказанная частота отвечает за определение частоты ШИМ.

Транзистор BC 557 используется в качестве источника постоянного тока, который поддерживает заряженный конденсатор на его плече коллектора.

Это создает пилообразное напряжение на вышеуказанном конденсаторе, которое сравнивается внутри ИС 556 с напряжением пробы, приложенным снаружи к указанному выводу.

Образцовое напряжение, подаваемое извне, может быть получено из простой цепи питания переменного напряжения 0-12В.

Это переменное напряжение, подаваемое на ИС 556, используется для изменения ШИМ импульсов на выходе и, в конечном итоге, используется для регулирования скорости подключенного двигателя.

Переключатель S1 используется для мгновенного изменения направления вращения двигателя, когда это необходимо.

Перечень запчастей

  • R1, R2, R6 = 1K,
  • R3 = 150K,
  • R4, R5 = 150 O
.

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.