Здравствуйте дорогие мои читатели. Вы, наверное, заметили, что многим «сомоделкиным» начали часто встречаться коллекторные электродвигатели от стиральных машин автомат. Но ставить такие двигатели на свои устройства не спешат, не потому что не знают как подключить, а потому что не все знают как ведут такие двигатели под нагрузкой, можно ли регулировать обороты двигатели. Если можно регулировать обороты то как, и падает ли при этом мощность коллекторного электродвигателя. А если падает, то, как добиться, чтобы сохранить мощность электродвигателя во время регулировки оборотов и т. д. Так вот сегодня и поговорим, как правильно подключить коллекторные электродвигатели от стиральных машин, и рассмотрим, как ведут себя такие двигатели под нагрузкой и как регулируются обороты такого двигателя.
Прежде всего, это однофазный коллекторный электродвигатель с последовательным возбуждением обмоток. Для работы такого типа двигателя можно использовать как переменный, так и постоянный ток – и поэтому их можно считать универсальными. Не смотря на разный внешний вид устройство у них одинаковое. Состоят они из статора с обмоткой возбуждения, якоря, щеток, корпуса и тахогенератора. Для вывода всех проводов служит клеммная колодка.
В основе работы данного вида электродвигателя лежит взаимодействие магнитных полей статора и якоря при прохождении через них электрического тока.
Сделать простейшее подключение, можно лишь зная выходы обмоток статора и якоря. Но как узнать где какие выходы на клеммной колодке, если их количество может достигать 10. Для этого берем обычный тестер,
Ручку регулятора ставим в положение
наименьшего сопротивления, и начинаем вызванивать обмотки тахогенератора
(таходатчика), статора и якоря (Сопротивление обмоток от 3 до 200 Ом). У меня
под рукой оказался двигатель с 6 выводами на клеммной колодки с сопротивлениями
2 Ом (статор); 4,4 Ом (якорь); 165 Ом (тахогенератор).
Теперь нужно определить, где находиться выводы тахогенератора для этого нужно взять всё тот же тестер, повернуть его ручку в положение переменного напряжения и подключать к клеммам которые звонятся между собой, проворачивая рукой якорь, на клеммах тахогенератора при проворачивании якоря тестер покажет наличие напряжения.
Будьте внимательны, на двигателях вместо тахогенератора (два выхода) иногда используют датчик Холла (три вывода, определяется тестером при положении наименьшего сопротивления, тестер сначала показывает какое-то сопротивление, а потом оно пропадает). Выводы якоря определяются, путем прозвони между самим коллектором и клеммами на колодке. Статор путём исключения. Схема подключения с использованием клеммой колодки выглядит так: ставим перемычку между одной из клемм статора и якоря, а к оставшимся двум клеммам подводим напряжение. Если вы уверены что электродвигатель со стеральной машины в полном порядке можете подключать его прямо в сеть, а если же не уверены в происхождении электродвигателя, то соедините последовательно двигатель с самым простым электроутюгом.
Если
во время подключения коллекторный
электродвигатель плавно набирает обороты, и отсутствует потрескиваний во время
работы, на щетках отсутствует сильное искрение – это означает что коллекторный
электродвигатель полностью готов к работе и его можно подключать к сети 220
Вольт.
И так подключив напрямую двигатель к сети тахометром
проверяем обороты (у меня показало более 12000 об/мин.), после чего пробуем
дать ему нагрузку (для нагрузки применял кусок доски которой надавливал на вал
двигателя).
У меня не получилось задавить такой двигатель (доска начала гореть), а обороты при этом упали вдвое.
Способов регулировки обороты на коллекторных электродвигателях есть множество, обороты можно регулировать с помощью ЛАТРа, плат регулировки оборотов с бытовой техники (пылесосов, миксеров и т.д.), кнопок с электроинструмента, тимера освещения (регулятор освещения) в общем, всеми устройствами которые регулируют напряжение.
Видим что обороты легко регулируются при изменении напряжения такими устройствами. При таком подключении появляется существенный недостаток как большое падение мощности двигателя (при оборотах в 600 об/мин. вал легко останавливается рукой).
Такая регулировка оборотов не всегда подходит (для вентиляторов и насосов пойдет и так) для широкого применения для самодельных станков и разных устройств. В таком случае нам на помощь придет тахогенератор, который установлен на двигателе от стиральной машины. Который будет сообщать количество оборотов якоря, и передавать их микросхеме, а та в свою очередь будет регулировать мощность и обороты двигателя через симистор. Вот пример схемы которую в домашних условиях легко можно повторить (более подробно о схеме здесь http://shenrok.blogspot.com/p/blog-page_8.html):
При использовании электродвигателя в инструментах, одной из серьёзных проблем является регулировка скорости их вращения. Если скорость недостаточно высока, то действие инструмента является недостаточно эффективным.
Если же она излишне высока, то это приводит не только к существенному перерасходу электрической энергии, но и к возможному пережогу инструмента. При слишком высокой скорости вращения, работа инструмента может стать также менее предсказуемой. Как это исправить? Для этой цели принято использовать специальный регулятор скорости вращения.
Двигатель для электроинструментов и бытовой техники обычно относится к одному из 2 основных типов:
- Коллекторные двигатели.
- Асинхронные двигатели.
В прошлом, вторая из указанных категорий имела наибольшее распространение. Сейчас, примерно 85% двигателей, которые употребляются в электрических инструментах, бытовой или кухонной технике, относятся к коллекторному типу. Объясняется это тем, что они имеют большую степень компактности, они мощнее и процесс управления ими является более простым.
Действие любого электродвигателя построено на очень простом принципе: если между полюсами магнита поместить прямоугольную рамку, которая может вращаться вокруг своей оси, и пустить по ней постоянный ток, то рамка станет поворачиваться. Направление вращения определяется согласно «правилу правой руки».
Эту закономерность можно использовать для работы коллекторного двигателя.
Важным моментом здесь является подключение тока к этой рамке. Поскольку она вращается, для этого используются специальные скользящие контакты. После того, как рамка повернётся на 180 градусов, ток по этим контактам потечёт в обратном направлении. Таким образом, направление вращения останется прежним. При этом, плавного вращения не получится. Для достижения такого эффекта принято использовать несколько десятков рамок.
Устройство
Коллекторный двигатель состоит обычно из ротора (якоря), статора, щёток и тахогенератора:
- Ротор - это вращающаяся часть, статор - это внешний магнит.
- Щётки, сделанные из графита – это основная часть скользящих контактов, через которую на вращающийся якорь подаётся напряжение.
- Тахогенератор – это прибор, который отслеживает характеристики вращения. В случае нарушения равномерности движения, он корректирует поступающее в двигатель напряжение, тем самым делая его более плавным.
- Статор может содержать не один магнит, а, например, 2 (2 пары полюсов). Также, вместо статических магнитов, здесь могут быть использованы и катушки электромагнитов. Работать такой мотор может как от постоянного, так и от переменного тока.
Простота регулировки скорости коллекторного двигателя определяется тем, что скорость вращения прямо зависит от величины поданного напряжения.
Кроме этого, важной особенностью является то, что ось вращения непосредственно можно присоединять к вращающемуся инструменты без использования промежуточных механизмов.
Если говорить об их классификации, то можно говорить о:
- Коллекторных двигателях постоянного тока.
- Коллекторных двигателях переменного тока.
В этом случае, речь идёт о том, каким именно током происходит питание электродвигателей.
Классификация может быть сделана также и по принципу возбуждения двигателя. В устройстве коллекторного двигателя, электрическое питание подаётся и на ротор и на статор двигателя (если в нём используются электромагниты).
Разница состоит в том, как организованы эти подключения.
Тут принято различать:
- Параллельное возбуждение.
- Последовательное возбуждение.
- Параллельно-последовательное возбуждение.
Регулировка
Теперь расскажем о том, как можно регулировать обороты коллекторных двигателей. В связи с тем, что скорость вращения мотора просто зависит от величины подаваемого напряжения, то любые средства регулировки, которые способны выполнять эту функцию для этого вполне пригодны.
Перечислим несколько такого рода вариантов для примера:
- Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР).
- Заводские платы регулировки , используемые в бытовых приборах (можно использовать в частности те, которые применяются в миксерах или в пылесосах).
- Кнопки , используемые в конструкции электроинструментах.
- Бытовые регуляторы освещения с плавным действием.
Однако, все вышеперечисленные способы имеют очень важный изъян. Вместе с уменьшением оборотов, одновременно уменьшается и мощность работы мотора. В некоторых случаях, его можно остановить даже просто рукой. В некоторых случаях, это может быть приемлемо, но большей частью, это является серьёзным препятствием.
Хорошим вариантом является выполнение регулировки оборотов посредством использования тахогенератора. Его обычно устанавливают на заводе. При отклонениях в скорости вращения мотора, через в мотор передаётся уже откорректированное электропитание, соответствующее требуемой скорости вращения. Если в эту схему встроить регулировку вращения мотора, то потери мощности здесь происходить не будет.
Как это выглядит конструктивно? Наиболее распространены реостатная регулировка вращения, и сделанная на основе использования полупроводников.
В первом случае, речь идёт о переменном сопротивлении с механической регулировкой. Она последовательно подключается к коллекторному электродвигателю. Недостатком является дополнительное выделение тепла и дополнительная трата ресурса аккумулятора. При таком способе регулировк, происходит потеря мощности вращения мотора. Является дешёвым решением. Не применяется для достаточно мощных моторов по упомянутым причинам.
Во втором случае, при использовании полупроводников, происходит управление мотором путём подачи определённых импульсов. Схема может менять длительность таких импульсов, что в свою очередь, меняет скорость вращения без потери мощности.
Как изготовить своими руками?
Существуют различные варианты схем регулировки. Приведём один из них более подробно.
Вот схема его работы:
Первоначально, это устройство было разработана для регулировки коллекторного двигателя на электротранспорте. Речь шла о таком, где напряжение питания составляет 24 В, но эта конструкция применима и для других двигателей.
Слабым местом схемы, которое было определено при испытаниях её работы, является плохая пригодность при очень больших значениях силы тока. Это связано с некоторым замедлением работы транзисторных элементов схемы.
Рекомендуется, чтобы ток составлял не более 70 А. В этой схеме нет защиты по току и по температуре, поэтому рекомендуется встроить амперметр и контролировать силу тока визуально. Частота коммутации составит 5 кГц, она определяется конденсатором C2 ёмкостью 20 нф.
При изменении силы тока, эта частота может изменяться между 3 кГц и 5 кГц. Переменный резистор R2 служит для регулировки тока. При использовании электродвигателя в бытовых условиях, рекомендуется использовать регулятор стандартного типа.
При этом, рекомендуется подобрать величину R1 таким образом, чтобы правильно настроить работу регулятора. С выхода микросхемы, управляющий импульс поступает на двухтактный усилитель на транзисторах КТ815 и КТ816, далее идёт уже на транзисторы.
Печатная плата имеет размер 50 на 50 мм и изготавливается из одностороннего стеклотекстолита:
На этой схеме дополнительно указаны 2 резистора по 45 ом. Это сделано для возможного подключения обычного компьютерного вентилятора для охлаждения прибора. При использовании в качестве нагрузки электродвигателя, необходимо схему заблокировать блокирующим (демпферным) диодом, который по своим характеристикам соответствует удвоенному значению тока нагрузки и удвоенному значению питающего напряжения.
Работа устройства при отсутствии такого диода может привести к поломке вследствие возможного перегрева. При этом, диод нужно будет поместить на теплоотвод. Для этого, можно воспользоваться металлической пластиной, которая имеет площадь 30 см2.
Регулирующие ключи работают так, что потери мощности на них достаточно малы. В оригинальной схеме, был использован стандартный компьютерный вентилятор. Для его подключения использовалось ограничительное сопротивление 100 Ом и напряжение питания 24 В.
Собранное устройство выглядит следующим образом:
При изготовлении силового блока (на нижнем рисунке), провода должны быть присоединены таким образом, чтобы было минимум изгибов тех проводников по которым проходят большие токи.Мы видим, что изготовление такого прибора требует определённых профессиональных знаний и навыков. Возможно, в некоторых случаях имеет смысл воспользоваться покупным устройством.
Критерии выбора и соимость
Для того, чтобы правильно выбрать наиболее подходящий тип регулятора, нужно хорошо представлять себе, какие есть разновидности таких устройств:
- Различные типы управления. Может быть векторная или скалярная система управления. Первые применяются чаще, а вторые считаются более надёжными.
- Мощность регулятора должна соответствовать максимально возможной мощности мотора.
- По напряжению удобно выбирать устройство, имеющее наиболее универсальные свойства.
- Характеристики по частоте. Регулятор, который вам подходит, должен соответствовать наиболее высокой частоте, которую использует мотор.
- Другие характеристики. Здесь речь идёт о величине гарантийного срока, размерах и других характеристиках.
В зависимости от назначения и потребительских свойств, цены на регуляторы могут существенно различаться.
Большей частью они находятся в диапазоне примерно от 3,5 тысяч рублей до 9 тысяч:
- Регулятор оборотов KA-18 ESC , предназначенный для моделей масштаба 1:10. Стоит 6890 рублей.
- Регулятор оборотов MEGA коллекторный (влагозащищенный). Стоит 3605 рублей.
- Регулятор оборотов для моделей LaTrax 1:18. Его цена 5690 рублей.
Регулировка оборотов двигателя стиральной машины может потребоваться любому домашнему самоделкину, который решит приспособить деталь отслужившей помощницы.
Простое подключение двигателя стиральной машины к питанию не дает много проку, поскольку он выдает сразу максимальные обороты, а ведь многие самодельные приборы требуют увеличения или уменьшения оборотов, причем желательно без потери мощности. В этой публикации мы и поговорим о том, как подключить двигатель от стиралки, и как сделать для него регулятор оборотов.
Сначала подключим
Прежде чем регулировать обороты двигателя стиральной машины, его нужно правильно подключить. Коллекторные двигатели от стиральных машин автомат имеют несколько выходов и многие начинающие самоделкины путают их, не могут понять, как осуществить подключение. Расскажем обо всем по порядку, а заодно и проверим работу электродвигателя, ведь существует же вероятность, что он вовсе неисправен.
К сведению! Таходатчики, имеющие два выхода, легко прозваниваются омметром. А вот аналогичные детали с тремя выходами не звонятся ни по одному направлению.
- Далее берем один провод, идущий от коллектора, и соединяем с одним из проводов катушки.
- Второй провод коллектора и второй провод катушки подключаем к сети 220 В.
- Если нам нужно поменять направление вращения якоря, то мы просто меняем местами подключаемые провода, а именно первый провод коллектора и первый провод катушки включаем в сеть, а вторые провода соединяем между собой.
- Отмечаем ярлычками провода катушки, таходатчика и коллектора, чтобы не перепутать и производим пробный пуск двигателя.
Если пробный запуск прошел успешно, а именно, двигатель плавно набрал обороты без заеданий и рывков, щетки не искрили, можно приступать к подключению двигателя стиральной машины через регулятор оборотов. Существует множество схем подключения двигателя через регулятор, как и схем самого регулятора, рассмотрим два варианта.
Подключим через регулятор напряжения
Простейший вариант регулировки электродвигателя стиральной машины – использование любого регулятора напряжения (диммера, гашетки от дрели и прочего). Смысл регулировки в том, что на двигатель подается сначала максимальное напряжение, и он вращается с максимальной скоростью. Поворачивая тумблер диммера, мы уменьшаем напряжение, и двигатель соответственно начинает снижать обороты. Схема подключения следующая:
- один провод катушки соединяем с одним проводом якоря;
- второй провод катушки подключаем к сети;
- второй провод якоря соединяем с диммером, а второй выход диммера подключаем к сети;
- производим пробный пуск двигателя.
Проверяем, как работает двигатель на минимальной мощности. Вы можете убедиться, что даже на минимальной мощности обороты без нагрузки внушительны, но стоит только прислонить деревянный брусочек к вращающейся оси, и двигатель тут же останавливается. Каков вывод? А вывод таков, что данный способ регулировки оборотов электродвигателя стиральной машины приводит к катастрофической потере мощности при уменьшении напряжения, что неприемлемо, если вы собираетесь делать из двигателя какую-то самоделку.
Важно! При запуске двигателя стиральной машины соблюдайте технику безопасности. Обязательно закрепите двигатель перед пуском, кроме того не стоит прикасаться руками к вращающимся элементам.
Изначально мы ставили задачу научиться своими руками регулировать обороты двигателя стиральной машины без потери или с минимальной потерей мощности, но возможно ли это? Вполне возможно, просто схема подключения несколько усложнится.
Через микросхему
Пришло время вспомнить про таходатчик и его выходы, которые мы на двигателе нашли, но до поры отставили в сторону. Именно таходатчик поможет нам подключить двигатель стиралки и регулировать его обороты без потери мощности. Сам таходатчик управлять двигателем не может, он лишь посредник. Реальное управление должно осуществляться посредством микросхемы, которая соединяется с таходатчиком двигателя, обмоткой и якорем и запитывается от сети 220 В. Принципиальную схему вы можете видеть на рисунке ниже.
Что происходит с двигателем, когда мы подключаем его к сети через эту микросхему? А происходит следующее, мы можем запустить двигатель своими руками на максимальных оборотах, а можем, повернув специальный тумблер обороты уменьшить. Даем внезапную нагрузку двигателю, подставив под вращающийся шкив деревянный брусочек. На долю секунды обороты падают, но потом снова восстанавливаются, несмотря на нагрузку.
Дело в том, что таходатчик определяет понижение оборотов из-за возникшей нагрузки и сразу же подает сигнал об этом на управляющую плату. Микросхема, получив сигнал, автоматически добавляет мощность, выравнивая, таким образом, обороты двигателя. Мечта самоделкина, как говорится, сбылась. При наличии такой схемы подключения из двигателя стиральной машины можно сделать и и дровокол и много других полезных вещей.
Подводя итог нашего повествования, ответим еще на один резонный вопрос, который может возникнуть у читателя: где взять такую плату? Можно собрать на основе схемы и списка деталей, которые мы прилагаем к настоящей статье, а можно заказать в готовом виде у специалистов. Благо в сети предложений на этот счет достаточно. Искать нужно схему TDA 1085.
На основе мощного симистора BT138-600, можно собрать схему регулятора скорости вращения двигателя переменного тока. Эта схема предназначена для регулирования скорости вращения электродвигателей сверлильных машин, вентиляторов, пылесосов, болгарок и др. Скорость двигателя можно регулировать путем изменения сопротивления потенциометра P1. Параметр P1 определяет фазу запускающего импульса, который открывает симистор. Схема также выполняет функцию стабилизации, которая поддерживает скорость двигателя даже при большой его нагрузке.
Например, когда мотор сверлильного станка тормозит из-за повышенного сопротивления металла, ЭДС двигателя также уменьшается. Это приводит к увеличению напряжения в R2-P1 и C3 вызывая более продолжительное открывание симистора, и скорость соответственно увеличивается.
Регулятор для двигателя постоянного тока
Наиболее простой и популярный метод регулировки скорости вращения электродвигателя постоянного тока основан на использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ или PWM ). При этом напряжение питания подается на мотор в виде импульсов. Частота следования импульсов остается постоянной, а их длительность может меняться — так меняется и скорость (мощность).
Для генерации ШИМ сигнала можно взять схему на основе микросхемы NE555. Самая простая схема регулятора оборотов двигателя постоянного тока показана на рисунке:
Здесь VT1 — полевой транзистор n-типа, способный выдерживать максимальный ток двигателя при заданном напряжении и нагрузке на валу. VCC1 от 5 до 16 В, VCC2 больше или равно VCC1. Частоту ШИМ сигнала можно рассчитать по формуле:
F = 1.44/(R1*C1) , [Гц]
где R1 в омах, C1 в фарадах.
При номиналах указанных на схеме выше, частота ШИМ сигнала будет равна:
F = 1.44/(50000*0.0000001) = 290 Гц.
Стоит отметить, что даже современные устройства , в том числе и высокой мощности управления, используют в своей основе именно такие схемы. Естественно с использованием более мощных элементов, выдерживающих большие токи.
Эта схема
была скопирована при ремонте блока управления двигателя
привода барабана стиральной машины
- автомата фирмы Indesit
.
Как показала последующая практика, эта схема с небольшими изменениями довольно широко применяется и в машинах других фирм, у которых установлен электромеханический командоаппарат. Устройство обеспечивает стабильность частоты вращения коллекторного двигателя с установленным на его валу тахогенератором - датчиком оборотов.
Подобную схему на специализированной микросхеме TDA1085C можно применить и других устройствах, например, кухонных комбайнах, швейных машинках, сверлильных станках и т.д. В этом случае счетверённый компаратор LM339N из схемы можно исключить вместе с элементами обвязки - в "родной" схеме компараторы используются для получения режима плавного изменения оборотов двигателя, вращающего барабан стиральной машины. Управление оборотами двигателя осуществляется путём подачи на вход 5 микросхемы управляющего сигнала 0 ... 10 В. В качестве тахогенератора можно использовать любой малогабаритный электродвигатель постоянного тока, например от детской игрушки, вал которого стыкуется с валом управляемого электродвигателя.
Схема блока регулировки оборотов стиральной машины Indesit
Подстроечным резистором TR1 задают начальный режим вращения. Диод D1 следует заменить на 1N4007 для повышения надёжности. Резистор R21 определяет ток защиты от перегрузки и его сопротивление подбирается исходя из параметров конкретного электродвигателя. Симистор T1 можно заменить на любой, подходящий по току и напряжению, например BT138-800, BTA26-600 и т.д.
Загрузка...