Регулятор коллекторного двигателя: Регулятор скорости коллекторного двигателя (U2010B). | Проекты

Регулятор оборотов коллекторного двигателя без потери мощности TDA1085

Рейтинг: 5

86.00BYN?

₽ 2 505.68
$ 33.75

Купить

Купить в 1 клик

Есть в наличии

Скидки постоянным клиентам

Доставка по Беларуси и СНГ

Проверка перед продажей

Фото 2Фото 3Фото 4

Плата регулятора коллекторного (щеточного) двигателя , выполнена на микросхеме TDA1085C и позволяет регулировать частоту оборотов без потери мощности. Мощность подключаемой нагрузки до 1,5кВт, запас мощности симистора до 3кВт. Данная конструкция позволит подключить к ней любой двигатель от стиральной машины–автомат (с таходатчиком/ с тахогенератором) или маломощный коллекторный двигатель с датчиком холла. Трансформаторный блок питания, светодиод и выключатель питания. Дополнительно можно приобрести комплект проводов с реверсным переключателем.

Наличие таходатчика обязательно, так как он передает сигнал на микросхему.

Микросхема управляет симистором, что позволяет плавно установить необходимую частоту вращения ротора двигателя с сохранением момента силы на валу.

Плата управляет как новыми, так и б/у двигателями от стиральной машины с таходатчиком. Хорошо подходит для конструирования (своими руками):

• токарного, сверлильного или фрезерного станка
• медогонки
• гончарного круга
• дровокола
• корморезки
• шлифовальной машины или гриндера

Подключение двигателя к сети 220В.

Коллекторный двигатель должен иметь минимум 6 выходов: 2 выхода – ротор, 2 выхода статор, 2 выхода – таходатчик. Выходы должны прозваниваться между собой тестером.

Для проверки двигателя на работоспособность – необходимо установить перемычку на 1 выход ротора и 1 выход статора. На оставшиеся выходы статора и ротора подать напряжение сети 220В. Двигатель должен заработать и резко выйти на максимальные обороты.

Направление вращения двигателя, будет зависеть какие контакты ротор-статор соединены накоротко.

Подключение и настройка платы управления.

Для подключения двигателя к плате регулятора, необходимо провода  выхода ротора и выхода статора подключить к центральным разъемам 4 контактной клеммы (М1/М2 по маркировке).

Два выхода таходатчика подключить к боковой клемме TАХО.

Сетевое напряжение подключается к боковым разъемам 4 контактной клеммы(AC220 по маркеровке)клеммы. Полярность подключения не имеет значения.

На плате установлены 3 подстроечных резистора, каждый который отвечает за определенную настройку: 

R3 – настройка таходатчика (убирает рывки в работе двигателя)

R2 – диапазон регулировки оборотов

R1 – плавность набора оборотов

Резисторы многооборотистые. Вращением по часовой (или против часовой) стрелки “до щелчка”, выполняется настройка каждого из них.  Настройка платы производится при работающем двигателе.

Внимание!: если максимально (до щелчка) выкрутить один из подстроечных резисторов, можно “сбить” настройку и плата перестанет регулировать двигатель. Тогда необходимо вернуть положение резистора в изначальную позицию.

Также предлагаем аналогичный регулятор, только на конденсаторном блоке питания. Заказать и посмотреть фото в комплектации

                         

Трансфоматорный блок питания	Конденсаторный блок питания
Более надежная схема питания (гальванически развязана сеть, высокая надежность)	Более назкая стоимость комплектующих с выполнением основных функций регулировки
Комплектуется выключателем пуска двигателя. Можно поставить перемычку	Выключатель комплектуется отдельно

• Перед продажей, платы проверяются и настраиваются на тестовом двигателе.
• Используем только оригинальные компоненты.
• Как производитель, предоставляем гарантийное и сервисное обслуживание!

Товар доступен для заказа в РФ и Казахстан через ОЗОН

по коду товара 767981234

или по ссылке 

 

Регулятор скорости для коллекторного двигателя

Tweet

  По умолчанию  

---

X-Car 45A коллекторный

Коллекторный регулятор скорости HobbyKing X-Car 45A.

1 400.00 р.

  На основе 0 отзывов.

Регулятор 200A Коллекторный

Регулятор скорости 200A для коллекторных электродвигателей.

650.00 р. нет в наличии

  На основе 0 отзывов.

Регулятор 320A Коллекторный

Регулятор скорости 320A для коллекторных электродвигателей.

1 200.00 р.

  На основе 0 отзывов.

Регулятор 320A Коллекторный

Регулятор скорости 320A для коллекторных электродвигателей.

800.00 р. нет в наличии

  На основе 0 отзывов.

Показано с 1 по 4 из 4 (страниц: 1)

Если ваша радиоуправляемая модель имеет коллекторный двигатель, то для лучшей управляемости, а также улучшения работы ее сервоприводов конструкцию необходимо оснастить регулятором скорости. Существуют устройства, которые совместимы с бесколлекторными и коллекторными типами двигателей, а также универсальные модели. Они могут также различаться по функциональности, силе рабочего тока, габаритам, способу установки на модель, а также дополнительными защитными свойствами для повышения работоспособности.

Такие устройства могут эффективно работать на моделях разного размера: большинство подходят на радиоуправляемые автомобили, суда или летательные аппараты, выполненные в масштабе 1:10, и если необходимо подобрать контроллер для большего устройства, следует обращать внимание на маркировку, которая сопровождает устройство. Регуляторы могут работать при силе тока 30, 45, 70 А и выше; модели от 100 и больше совместимы с особенно мощными коллекторными моторами. Большинство регуляторов отличает малый вес, возможность удобного закрепления на корпусе модели, некоторые устройства снабжены защитой от влаги и пыли, что незаменимо в условиях эксплуатации радиоуправляемой модели по бездорожью и на полосах препятствий, а также на соревнованиях.

Где купить регуляторы скоростей на коллекторные моторы?

Если вы решили оснастить вашу модель автомобиля контроллером скорости, и она имеет коллекторный мотор, то на нашем сайте вы сможете найти полностью подходящее на вашу машину устройство.

У нас можно купить регулятор для коллекторного двигателя различной мощности и размеров, которые можно закрепить на корпусе без нарушения аэродинамических свойств модели. Большинство контроллеров имеет защиту от перегрева, поэтому вам не придется переживать за то, что регулятор может сломаться: срок службы каждого устройства весьма долог. Вся продукция соответствует заводскому уровню качества и имеет соответствующие сертификаты, а цены нашего магазина порадуют вас доступностью!

Бесщеточный двигатель и контроллер — коммутация и логика управления

 Бесщеточный двигатель с контроллером представляет собой двигатель с электронной коммутацией. В механизме электронная коммутация выполняет работу по переключению тока для поддержания вращения и создания крутящего момента — так же, как щетки в механизме с механическим переключением. Давайте изучим механику и лежащую в основе логику управления.

Концепция

В решении с электронной коммутацией приводным узлом обычно является бесщеточный двигатель переменного (AC) или постоянного тока (DC). В отличие от щеточных аналогов, актуаторы содержат транзисторы, выполняющие функцию механических коммутаторов. Еще одна особенность бесщеточной конструкции: катушки обмотки перенесены с якоря на статор, а магниты становятся частью узла ротора.

Контроллер бесколлекторного двигателя — это центр управления, использующий электронику для регулирования напряжения и силы тока, подаваемых на катушки приводного устройства. Таким образом, он дает команду двигателю запускаться или останавливаться, поворачиваться вперед или назад, ограничивать скорость, регулировать момент силы и другие параметры. Все коммутационные входы программируются.

Бесщеточный двигатель и контроллер подбираются в соответствии с требуемым типом движения — непрерывное вращение с постоянной скоростью, пошаговое движение и т. д. Устройства могут использоваться как автономные компоненты или быть встроены в корпус привода.

Преимущества бесщеточного двигателя с контроллером

Благодаря электронному управлению бесщеточные решения получают ряд преимуществ:

Высокая эффективность, особенно в приложениях с дробной мощностью, даже при скоростях ниже номинальных значений. Несмотря на различия в зависимости от поставщика и нагрузки и источника питания, эффективность бесщеточного решения с контроллером превосходит эффективность других приводов. Если среднее значение для ЭВМ-решений составляет около 60 %, то для механизмов с расщепленными полюсами — 30–50 %, а для двигателей с постоянными раздельными конденсаторами — 40 %. Превосходная производительность связана с более низким трением в результате удаления щеток и улучшенного регулирования с помощью электроники.

Технические детали:

Применение с дробной мощностью — система, требующая компактного узла движения, способного работать с номинальной мощностью менее одной лошадиной силы.

Двигатель с экранированными полюсами — однофазный привод, питающийся от сети переменного тока. Он состоит из незаштрихованной секции и экранирующей катушки — медного кольца со вспомогательной обмоткой. Никаких щеток, коммутатора, конденсатора и переключателей, что способствует простоте и надежности механизма. Затеняющая катушка индуцирует перемещение магнитного потока из заштрихованной части в незатененную, создавая таким образом вращающееся магнитное поле, воздействующее на ротор. Однако поле не сильное, поэтому у этого типа низкий начальный крутящий момент.

Двигатель с постоянным конденсатором с расщепленным конденсатором — это привод с расщепленной фазой, основными элементами которого являются короткозамкнутый ротор, основная и вспомогательная обмотки и конденсатор. И конденсатор, и вспомогательная обмотка постоянно включены. Это обеспечивает выдающийся коэффициент мощности, устраняя необходимость во встроенном пусковом переключателе, и позволяет двигателю обеспечивать производительность, подобную стабильной двухфазной системе. Подобно решению с расщепленными полюсами, двигатели с постоянными раздельными конденсаторами генерируют меньшую вращающую силу при запуске, чем при полной нагрузке.

• Улучшенное регулирование движения, надежность и безопасность. Отсутствие искрения и меньший износ благодаря отсутствию механических переключателей, что снижает частоту отказов и риск возгорания. Микропроцессорный контроллер обеспечивает точную регулировку магнитного поля, сводя к минимуму вихревые токи и связанные с ними потери. Добавление датчика обратной связи для формирования схемы управления с обратной связью улучшает реакцию системы на команды.
• Широкий диапазон рабочих условий и параметров. Утверждается, что одна бесщеточная модель с контроллером заменяет ряд обычных (например, индукционных) моделей. В результате клиент получает возможность сократить и упростить запасы, тем самым снизив эксплуатационные расходы. Поскольку параметры движения контролируются программным обеспечением, заказчик может настроить его в точном соответствии с условиями эксплуатации.

Технические данные:

Асинхронный двигатель — это тип привода переменного тока, в котором ток на роторе и, следовательно, крутящий момент создается за счет электромагнитной индукции в статоре. Следовательно, не требуется никакого электрического соединения между статором и ротором.

Приводы с электронной коммутацией производят меньше тепла. Усовершенствование позволяет экономить энергию и продлевать срок службы таких быстроизнашиваемых компонентов системы движения, как обмотки и подшипники. Кроме того, приводы EMC отличаются бесшумной работой, оптимизированной долговечностью и минимальным обслуживанием.

Логика управления

Контроллер бесщеточного двигателя может управлять производительностью несколькими способами.

Трапециевидный

Метод предполагает использование датчиков Холла для отслеживания углов ротора, переключения фаз в правильной последовательности и с адекватным временем. Измерения проводятся одновременно на двух активных фазах, при этом третья остается обесточенной.

Датчики монтируются на задней части двигателя под углом 120 градусов и выводят логические биты. Каждая отдельная комбинация битов от трех устройств описывает определенное направление вектора фазного тока. Всего доступно шесть таких комбинаций, что рассматривается как ограничение технологии.

Синусоидальная

Синусоидальная коммутация включает модуляцию синусоидальных сигналов во всех трех обмотках. В результате пульсации крутящего момента и уровень шума менее значительны, чем в случае с шестиступенчатым типом. При этом вращение более плавное, что связано с повышенным КПД и большим моментом силы.

Однако для реализации логики управления требуется устройство обратной связи с лучшим разрешением, чем у датчиков Холла, например кодировщик, что увеличивает стоимость владения. Обработка синусоидальных значений ШИМ в реальном времени требует более сложных вычислений, чем для трапеций. Производительность на высоких скоростях ухудшается, потому что текущая полоса пропускания ограничена из-за импеданса.

Ориентация на поле (FOC)

Как и в предыдущем случае, сигнал управления на основе поля также имеет синусоидальную форму. Однако тип управления позволяет исключить падение КПД при повышенных скоростях, характерное для синусоидального регулирования.

Полеориентированный метод исключает из расчетов временную зависимость, разлагая ток статора на две составляющие — крутящий момент и магнитный поток. Компоненты управляются с помощью индивидуальных пропорционально-интегральных регуляторов. Устройства отслеживают ошибки, регулируя фазу и напряжение для достижения желаемых значений момента силы и потока.

В то время как регулирование, ориентированное на поле, кажется сложным с точки зрения математики, преимущества перевешивают. Логика FOC обеспечивает плавное вращение и превосходную эффективность в широком диапазоне скоростей, отличный динамический отклик и высокий крутящий момент даже при нулевой скорости.

Бесщеточные модели FMI поставляются в виде роторно-статорных узлов, готовых к интеграции с устройством обратной связи и микроконтроллером, которые пользователи могут поместить в корпус собственной конструкции. Контроллеры доступны в качестве опции, включая:

1. Поддержка метода полевой коммутации
2. Алгоритм управления однозначно соответствует ядру управления движением
3. Готовая к энкодеру конструкция с абсолютным энкодером в качестве рекомендуемого выбора для обратной связи
4. Непрерывный выходной ток 20 А

Подход FOC — это проверенный способ повысить производительность бесщеточного двигателя переменного тока до оптимальной эффективности, позволяя ему обеспечивать постоянный момент силы с небольшой пульсацией. Обладая быстрым временем отклика, решение с управлением FOC является преимуществом для высокодинамичных приложений с частыми изменениями нагрузки.

С помощью ориентированной на поле логики управления, встроенной в прошивку контроллера, и абсолютного энкодера вы можете создать замкнутую схему для управления вашим FMI марионеточным способом с точностью до дюйма.

08.07.2019

Остались вопросы?

Нужна дополнительная техническая информация или консультация по настройке? Оставьте нам сообщение — и мы свяжемся с вами в кратчайшие сроки

Отправить сообщение

ФМИ Моторс Инжиниринг

От щеточного до бесщеточного двигателя переменного тока FMI

Выбор бесщеточного двигателя и производителя

Блог движения

• 8 основных причин, по которым производители робототехники выбирают нестандартный двигатель вместо стандартного электродвигателя

• Как выбрать лучший двигатель для робота с шарнирной рукой

• Разработка двигателей на заказ

Блог робототехники

• Роботизированные сварочные аппараты от Rozum Robotics

• Рука робота-помощника

• Автоматизированные склады: приводы, роботизированные руки и дроны

Кафе Розум

• Как выбрать ПО для POS и не облажаться?

• Food Tech: шансы и проблемы

• Робуста или Арабика ― что лучше?

Запрос коммерческого предложения

Калькулятор рентабельности инвестиций

Мы вышлем вам калькулятор рентабельности инвестиций для PULSE75 в течение следующих 24 часов.

РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ КОММУТАТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

J. L. Watts, A.M.I.E.E.

Воспроизведенный трамвай Machinery Lloyd London Electrical Engineering (том 37, № 19 — 11 сентября 1965 г.) с любезного разрешения автора и издателей

В этой последней из трех статей описываются методы управления скорость переменного тока, двигатели, г-н Уоттс имеет дело с двигателями, в которых используются контактные кольца или коллекторы.

Двигатели с контактными кольцами и коллекторные двигатели являются наиболее распространенными типами двигателей переменного тока с регулируемой скоростью. двигателей, причем такие машины бывают с различными выходными характеристиками и различными способами управления.

Ток статора асинхронного двигателя создает магнитный поток, который вращается вокруг статора с синхронной скоростью Ns об/сек, равной f/p, где f — частота питания, а p — число пар полюсов, на которое рассчитан двигатель . Поток индуцирует ток в проводниках ротора, создавая крутящий момент, который поворачивает ротор в направлении вращающегося потока. При условии, что нагрузка на двигатель находится в пределах его возможностей, машина автоматически установит скорость, при которой она развивает крутящий момент, точно равный моменту сопротивления присоединенной нагрузки, хотя можно ожидать перегрева, если двигатель нагружен выше номинального значения. Скорость холостого хода асинхронного двигателя практически равна его синхронной скорости Ns.

Под нагрузкой скорость двигателя падает до меньшего значения N об/сек, поэтому вращающийся поток срезает проводники ротора с повышенной скоростью, генерируя в проводниках ротора ток Ir более высокого значения с частотой s x f, где s – фракционное скольжение, равное Ns -N/Ns При этом пониженная скорость снижает коэффициент мощности Fr, цепи ротора, который равен

, где R — сопротивление цепи ротора, а X — реактивное сопротивление ротора цепь в состоянии покоя.

При работе асинхронного двигателя при заданном напряжении и часто ЭДС индуктивного ротора E практически пропорциональна s, а Ir равна 

 Таким образом, его крутящий момент практически пропорционален 

от его конструкции и имеет фиксированное значение для данного ротора. Сопротивление R короткозамкнутого ротора или двигателя с контактными кольцами, работающего на полной скорости с короткозамкнутыми контактными кольцами, также постоянно; в диапазоне нормальной нагрузки частичное скольжение s в этом случае довольно мало, частичное скольжение при полной нагрузке составляет от 3 до 7 % от синхронной скорости. Поскольку в диапазоне нормальной нагрузки sX довольно мало по сравнению с сопротивлением самого ротора, крутящий момент двигателя практически пропорционален скольжению, как показано кривой А на рис. 1. 

Использование внешнего сопротивления цепи ротора немного увеличить Fr. Уменьшенный крутящий момент двигателя вызывает падение скорости, результирующее увеличение тока ротора будет вызывать увеличение крутящего момента двигателя до тех пор, пока скорость не упадет до нового стабильного значения, при котором крутящий момент двигателя снова сравняется с моментом нагрузки при новой скорости.

Во избежание перегрева обмоток ротора ток ротора не должен превышать нормального номинального значения. Это означает, что двигатель может нормально развивать свой номинальный крутящий момент при полной нагрузке, когда его скорость снижается из-за сопротивления внешней цепи ротора, и в этом случае мощность при полной нагрузке будет уменьшаться пропорционально скорости. Однако допустимая мощность в лошадиных силах может быть снижена в несколько большей степени, если скорость снижается примерно до 40% от нормальной, особенно если вентиляция заметно снижается при более низкой скорости. В грубом приближении ток ротора I’1, необходимый для привода двигателя с контактными кольцами против крутящего момента нагрузки T’ при повышенных относительных проскальзываниях, можно принять равным T’ x Ir / T, где T — крутящий момент, а II’ — ротор. ток, необходимый для привода нагрузки на полной скорости, т. е. при коротком замыкании контактных колец. Приблизительное сопротивление на фазу резисторов цепи ротора, соединенных звездой, для запуска двигателя при скольжении s’ можно принять равным 0,58 x s’ x E/I’r, т. е. 0,58 x s’ x E x T/T’. x Ir Ом, где E — напряжение холостого хода между контактными кольцами.

Внешние резисторы должны быть достаточно большими, чтобы выдерживать ток ротора без перегрева в течение необходимого периода работы на пониженной скорости, при этом число скоростей, доступных при заданном моменте нагрузки, равно количеству ступеней сопротивления цепи ротора. Кривые от B до F на рис. 1 показывают влияние различных значений сопротивления цепи ротора. Следует отметить, что этот метод снижения скорости увеличивает колебания скорости при переменной нагрузке, при этом скорость возрастает почти до синхронного значения на холостом ходу независимо от значения сопротивления; таким образом, этот метод может быть непригоден для переменных нагрузок, которые требуют работы с постоянной скоростью, значительно меньшей синхронной скорости.

Потери в резисторах управления скоростью

Этот метод снижения скорости работает за счет рассеяния во внешних резисторах части электродвижущей силы (ЭДС) и мощности, которые генерируются в проводниках ротора вращающимся магнитным потоком. и, таким образом, довольно неэффективен. Однако этот метод может быть пригоден для запуска двигателя примерно до 40 % синхронной скорости в течение коротких периодов времени или для приводов, где требуемый крутящий момент значительно снижается при пониженной скорости; потери во внешних резисторах примерно пропорциональны произведению снижения скорости на момент. В случае центробежной нагрузки, такой как вентилятор, требуемый крутящий момент значительно снижается при уменьшении нагрузки, и в таком приводе простота метода управления может компенсировать снижение общего КПД при снижении скорости. Например, если двигатель полностью нагружен при работе с нагрузкой на полной скорости, а использование внешнего сопротивления цепи ротора 

Крутящий момент, развиваемый двигателем с контактными кольцами при заданной скорости, можно, однако, уменьшить, подключив внешнее сопротивление в цепи ротора, что немедленно приведет к уменьшению I» и незначительному увеличению Fr. Уменьшенный крутящий момент двигателя вызывает скорость падает, результирующее увеличение тока ротора будет вызывать увеличение крутящего момента двигателя до тех пор, пока скорость не упадет до нового стабильного значения, при котором крутящий момент двигателя снова сравняется с моментом нагрузки при новой скорости.  

Во избежание перегрева ротора обмотки ротора ток ротора не должен превышать нормального номинального значения.Это означает, что двигатель может нормально развивать свой номинальный момент полной нагрузки, когда его скорость снижается из-за сопротивления внешней цепи ротора, и в этом случае мощность полной нагрузки будет пропорционально скорости.Однако допустимая мощность в лошадиных силах может быть снижена в несколько большей степени, если скорость снижается примерно на 40% от нормальной, особенно если вентиляция заметно снижается при более низкой скорости. В грубом приближении ток ротора I’1, необходимый для привода двигателя с контактными кольцами против крутящего момента нагрузки T’ при повышенных относительных проскальзываниях, можно принять равным T’ x Ir / T, где T — крутящий момент, а II’ — ротор. ток, необходимый для привода нагрузки на полной скорости, т. е. при коротком замыкании контактных колец. Приблизительное сопротивление на фазу резисторов цепи ротора, соединенных звездой, для запуска двигателя при скольжении s’ можно принять равным 0,58 x s’ x E/I’r, т. е. 0,58 x s’ x E x T/T’. x Ir Ом, где E — напряжение холостого хода между контактными кольцами.

Внешние резисторы должны быть достаточно большими, чтобы выдерживать ток ротора без перегрева в течение необходимого периода работы на пониженной скорости, при этом число скоростей, доступных при заданном моменте нагрузки, равно количеству ступеней сопротивления цепи ротора. Кривые от B до F на рис. 1 показывают влияние различных значений сопротивления цепи ротора. Следует отметить, что этот метод снижения скорости увеличивает колебания скорости при переменной нагрузке, при этом скорость возрастает почти до синхронного значения на холостом ходу независимо от значения сопротивления; таким образом, этот метод может быть непригоден для переменных нагрузок, которые требуют работы с постоянной скоростью, значительно меньшей синхронной скорости.

Потери в резисторах управления скоростью

Этот метод снижения скорости работает за счет рассеяния во внешних резисторах части электродвижущей силы (ЭДС) и мощности, которые генерируются в проводниках ротора вращающимся магнитным потоком. и, таким образом, довольно неэффективен. Однако этот метод может быть пригоден для запуска двигателя примерно до 40 % синхронной скорости в течение коротких периодов времени или для приводов, где требуемый крутящий момент значительно снижается при пониженной скорости; потери во внешних резисторах примерно пропорциональны произведению снижения скорости на момент. В случае центробежной нагрузки, такой как вентилятор, требуемый крутящий момент значительно снижается при уменьшении нагрузки, и в таком приводе простота метода управления может компенсировать снижение общего КПД при снижении скорости. Например, если двигатель полностью нагружен при движении нагрузки на полной скорости, и нагрузка требует 30 % этого крутящего момента при 40 % скорости, эта скорость может быть получена путем рассеяния на внешнем сопротивлении 15–16 % крутящего момента. входная мощность двигателя при полной нагрузке на полной скорости.

Регулятор сопротивления скольжению 

Эту систему управления скоростью также можно с пользой использовать для сведения к минимуму колебаний тока, потребляемого двигателем, который подвержен широким и быстрым колебаниям нагрузки, как на приводе прокатного стана. На низкоинерционном приводе пиковые нагрузки вызовут некоторое снижение скорости двигателя с небольшим скольжением при полной нагрузке со значительным увеличением тока двигателя. Однако, включив в привод тяжелый маховик, его можно использовать в качестве резервуара энергии, при этом маховик отдает энергию, пропорциональную (N 12-N22) приводу, если скорость падает с N2 при малой нагрузке до N , при пиковой нагрузке. Этого можно достичь, используя двигатель с контактными кольцами, как показано на рис. 2, при этом последовательный трансформатор в питании двигателя подключен к вспомогательному моментному двигателю, крутящий момент которого зависит от нагрузки на основной двигатель. Пиковые нагрузки на двигатель с контактными кольцами приводят к тому, что моментный двигатель подключает сопротивление жидкости в цепи ротора, чтобы уменьшить крутящий момент и скорость двигателя с контактными кольцами. Когда пиковая нагрузка превышает крутящий момент, двигатель отключает часть сопротивления, чтобы увеличить скорость основного двигателя и кинетическую энергию маховика. В качестве альтернативы жидкостному резистору контактор может быть использован для управления секциями металлического сопротивления в зависимости от тока нагрузки основного двигателя.

Стабилизация скорости двигателя с контактными кольцами 

Управление с обратной связью может использоваться для ограничения изменения скорости большого двигателя с контактными кольцами, используемого на шахтной подъемной машине. Рычаг управления определяет направление вращения и задает требуемую скорость, регулируя опорное напряжение. Последнее сравнивается с напряжением, генерируемым в тахометрическом генераторе, приводимом в действие двигателем с контактными кольцами; любая разность напряжений усиливается для управления положением электродов в контроллере сопротивления. Капитальный ремонт вызывает торможение двигателя за счет подачи постоянного тока в обмотки статора.

В некоторых системах, которые подходят для лебедок, тяговых двигателей, шахтных подъемных машин и т. д., стабильная низкая скорость достигается за счет использования части электроэнергии, генерируемой в цепи ротора, в подпружиненном тормозе с электрическим растормаживанием. По ощущениям. механизм растормаживания от цепи ротора, при соответствующем электрическом управлении, пониженное напряжение, генерируемое в цепи ротора при увеличении скорости выше требуемого значения, снижает усилие растормаживания, тем самым увеличивая тормозное давление для стабилизации скорости.

Каскадные соединения асинхронных двигателей

Если большой асинхронный двигатель с контактными кольцами должен работать в течение значительных периодов времени со скоростью, намного меньшей, чем его номинальная скорость, желательно, чтобы часть напряжения и мощности, генерируемых его ротором, использовалась с пользой. , а не рассеиваться на резисторах. Каскадный метод подключения асинхронных двигателей является одним из способов сделать это, токосъемные кольца одного двигателя используются для питания другого двигателя, два двигателя соединяются вместе, так что выходное напряжение первого двигателя создает механическую мощность.

На рис. 3а показано одно расположение двигателя с контактными кольцами А и двигателя с короткозамкнутым ротором или двигателя с контактными кольцами В. Если двигатель с контактными кольцами имеет вид В, резисторы могут быть подключены между контактными кольцами при пуске для уменьшения пускового тока двигателя. A. На рис. 3b показана другая конструкция, в которой используются два двигателя с контактными кольцами, с пусковым сопротивлением, включенным в цепь статора машины B. На практике можно обойтись без контактных колец в схеме, показанной на рис. 3b, две обмотки ротора свести воедино. При каскадных соединениях падение скорости от холостого хода до полной нагрузки составляет несколько процентов от синхронной скорости комбинации. Две машины могут быть соединены в кумулятивный каскад для создания крутящих моментов в одном направлении или в дифференциальный каскад для создания противоположных крутящих моментов. Таблица 1 показывает, что при использовании двух двигателей с разным числом полюсов Pa и Pb можно получить четыре разные скорости; путем подключения сопротивления во вторичной цепи второго двигателя или отдельных двигателей также можно получить промежуточные скорости.

Смена полюсов и изменение частоты 

Скорость асинхронного двигателя с контактными кольцами с соответствующей обмоткой можно изменить путем смены полюсов или изменения входной частоты, как описано в статье об изменении скорости асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. моторы. Переключение полюсов также можно использовать в сочетании с двигателями, соединенными каскадом, чтобы увеличить число скоростей, которые можно получить экономически выгодным образом. Однако смена полюсов должна применяться к обмоткам ротора двигателя с контактными кольцами, а также к обмоткам статора, что усложняет двигатель и механизм управления. Переменная частота может быть получена от генератора переменного тока, приводимого в движение двигателем с регулируемой скоростью, хотя эта система редко оправдана.

Система Kramer 

В системе Kramer для обеспечения постоянной мощности при полной нагрузке мощность с частотой скольжения от токосъемных колец преобразуется в механическую мощность, возвращаемую на вал двигателя. В одном применении этого принципа выходная частота скольжения двигателя с контактными кольцами, работающего на пониженной скорости, выпрямляется для питания постоянного тока. двигатель, соединенный с основным двигателем. Небольшой переменный резистор регулирует ток возбуждения постоянного тока. двигатель для управления его противо-ЭДС на любой скорости, тем самым контролируя долю генерируемой ЭДС двигателя с контактными кольцами, которая поглощается постоянным током. машина.

Управление скоростью с помощью подачи напряжения

Скоростью асинхронного двигателя с контактными кольцами можно управлять любым методом, который позволяет управлять его вторичным током независимо от нагрузки на двигатель. Экономичный метод заключается в подаче напряжения во вторичную цепь, чтобы противодействовать или усиливать ЭДС, создаваемую во вторичных обмотках первичным магнитным потоком. Если подаваемое напряжение противодействует генерируемому напряжению, немедленным эффектом является уменьшение вторичного тока и крутящего момента, так что скорость падает. При этом скорость, с которой вторичные проводники перерезаются первичным потоком, увеличивается с увеличением генерируемой вторичной ЭДС, вторичного тока и крутящего момента двигателя, падение скорости прекращается, когда крутящий момент двигателя снова равен моменту сопротивления нагрузки. на стабильно низкой скорости.

С другой стороны, если подаваемое напряжение способствует генерируемой ЭДС, непосредственным эффектом является увеличение вторичного тока и крутящего момента двигателя, что заставляет двигатель разгоняться с падением вторичного тока и крутящего момента до стабильно более высокой скорости. Таким образом, этот метод можно использовать для запуска двигателя со скоростью, превышающей его синхронную скорость, если это необходимо. При синхронной скорости во вторичных обмотках не создается ЭДС, поскольку первичный поток и вторичные обмотки имеют одинаковую скорость. Таким образом, при синхронной скорости крутящий момент создается за счет приложенного напряжения и тока. Когда двигатель ускоряется выше синхронной скорости, ЭДС, генерируемая во вторичных обмотках, увеличивается в обратном направлении и противодействует подаваемому напряжению, вторичному току и крутящему моменту двигателя, которые падают по мере того, как двигатель разгоняется до стабильно более высокой скорости. Однако любое напряжение, подаваемое на вторичные обмотки, должно иметь ту же частоту (скольжения), что и ЭДС, генерируемая в этих обмотках, поэтому частота подаваемого напряжения должна автоматически изменяться в зависимости от скорости двигателя. Если подаваемое напряжение не зависит от нагрузки на двигатель, скорость двигателя при каждой настройке скорости будет очень незначительно изменяться от холостого хода до полной нагрузки. Однако характеристики скорости и момента управляемого двигателя можно изменить, если при необходимости подаваемое напряжение будет зависеть от нагрузки двигателя.

Питание от статора переменного тока Коллекторные двигатели с шунтирующими характеристиками  

Многофазный двигатель может быть оснащен двигателем постоянного тока. обмотка ротора, соединенная с коммутатором. Один такой двигатель имеет обмотку статора, аналогичную асинхронному двигателю, при этом обмотки статора подключены к источнику питания, чтобы действовать как первичные обмотки. Обмотки статора также выполняют функцию автотрансформатора напряжения питающей частоты, снимаемого с ответвлений на обмотках статора и подаваемого на щетки коммутатора. Коллектор и щетки выполняют роль преобразователя частоты, изменяя частоту питающего напряжения, подаваемого на щетки, на частоту скольжения в обмотках ротора (вторичных). Такие двигатели доступны в размерах примерно до 10 л.с., десятиступенчатый переключатель отводов, подключенный к обмоткам статора, позволяет получить десять скоростей в диапазоне примерно от 3,5 до 1, скорость снижается на несколько процентов под нагрузкой.

В более распространенной конструкции коллекторного двигателя с питанием от статора напряжение для инжекции во вторичные обмотки ротора получают от асинхронного регулятора, который действует как трансформатор с переменным коэффициентом, как показано на рис. 4. Регулятор можно поворачивать с помощью средства маховика или пилотного двигателя для изменения соотношения фаз между его входной и выходной обмотками для изменения выходного напряжения. В указанной машине вспомогательные компенсационные обмотки включены во вторичную цепь для повышения коэффициента мощности. На регуляторе может быть установлен блокировочный выключатель, чтобы гарантировать, что двигатель запускается на низкой скорости, т. Е. Регулятор настроен на подачу максимального напряжения в противовес ЭДС, генерируемой в обмотках ротора (вторичных) двигателя. Затем двигатель работает со скоростью ниже своей синхронной, возвращая питание в сеть через индукционный регулятор. Когда регулятор установлен в среднее положение, его выходное напряжение равно нулю; затем двигатель работает как асинхронный двигатель, вторичные обмотки которого замыкаются накоротко через выходные обмотки регулятора.

Когда регулятор повернут в направлении, противоположном его среднему положению, для подачи во вторичные обмотки двигателя напряжения, которое способствует генерируемой ЭДС в роторе, двигатель может работать со скоростью, превышающей его синхронную скорость, питание от сеть питания подается непосредственно на первичную обмотку и через регулятор на вторичную обмотку. Регулятор обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости во всем диапазоне скоростей; обычное отношение максимальной скорости к минимальной составляет примерно три к одному, хотя машины могут быть построены для других соотношений скоростей. Оборудование может быть рассчитано на приблизительно постоянный крутящий момент при полной нагрузке с мощностью при полной нагрузке, пропорциональной скорости, или на другие коэффициенты мощности. Падение скорости от холостого хода до полной нагрузки при данной настройке скорости весьма незначительно и может иметь максимальное значение около 14% от максимальной скорости в случае машины с соотношением скоростей 3:1. Эти двигатели с питанием от статора могут быть рассчитаны на входное напряжение до 11 кВ и выходную мощность от 1 до 10 000 л.с.

Schrage Motors 

Многофазный коллекторный двигатель типа Schrage. 5, первичные обмотки вставлены в пазы ротора и питаются от питающей сети для создания магнитного потока, который всегда вращается вокруг сердечника ротора с синхронной скоростью, индуцируя ЭДС частоты скольжения во вторичных обмотках, которые устанавливаются в пазы статора. Ротор также имеет отдельный источник постоянного тока. тип регулирующей обмотки, соединенной с коллектором, на котором вращаются щетки, соединенные со вторичными обмотками. Щетки коллектора установлены на двух стойках, каждая из которых имеет по два шпинделя на пару полюсов. Стойки сконструированы таким образом, что два набора щеток можно разъединить в любом направлении, как показано на рис. 6, с помощью маховика или вспомогательного двигателя.

Таким образом, ротор частично функционирует как вращающийся трансформатор, при этом между сегментами коммутатора индуцируются напряжения частоты сети, которые преобразуются в частоту скольжения на щетках. При подключении щеток к одной паре полюсов, установленных в линию, как на рис. 6б, вторичные обмотки статора замыкаются накоротко через щетки и сегменты коллектора; затем двигатель работает как инвертированный асинхронный двигатель со скоростью немного меньшей, чем его синхронная скорость. Когда щетки разъединены в одном направлении, как на рис. 6а, двигатель работает со скоростью ниже синхронной в направлении, противоположном направлению вращающегося магнитного потока, создаваемого первичными обмотками ротора. Скорость зависит от величины отрыва щеток, которая определяет величину напряжения, подаваемого на обмотки статора.

Когда щетки разъединены в другом направлении, как на рис. 6d, чтобы подать напряжение в том же направлении, что и генерируемая ЭДС в обмотках статора, двигатель при необходимости может работать со скоростью, превышающей его синхронную скорость. Выше синхронной скорости вращение основного магнитного потока в пространстве меняется на противоположное. Щетки можно настроить, как на рис. 6в, для запуска двигателя на синхронной скорости, при которой магнитный поток стационарен в пространстве, так как он создается и переносится ротором в направлении, противоположном его собственному вращению. При синхронной скорости выход щеток коммутатора представляет собой постоянный ток, при этом крутящий момент создается за счет реакции между стационарным магнитным потоком и током, подаваемым в обмотках статора.

Двигатели Schrage производятся мощностью от одной до нескольких сотен лошадиных сил для питания до 600 вольт с бесступенчатой ​​регулировкой скорости в диапазоне от 15 до 1; обычная конструкция дает приблизительно постоянный крутящий момент при полной нагрузке, при этом мощность при полной нагрузке примерно пропорциональна скорости. Как показано на рис. 7, падение скорости от холостого хода до полной нагрузки при каждой настройке скорости щеток довольно мало. Коэффициент мощности двигателя Шраге, как правило, несколько выше, чем у коллекторного двигателя с питанием от статора. Многофазные коллекторные двигатели подходят для приводов, требующих переменной скорости с равномерным ускорением, например, для хлебопекарных и бумагоделательных заводов, печатных станков, прядильных машин, вязальных машин и т. д. 

Двигатели с последовательными скоростными характеристиками

Для некоторых приводов, таких как группа двигателей, приводящих в действие печатный станок, могут потребоваться последовательные скоростно-моментные характеристики в форме, показанной на рис. 8. Их можно получить, питая щетки коллектора коллекторного двигателя со статорным питанием от вторичных обмоток трансформатора, первичные обмотки которого включены последовательно со статорными (первичными) обмотками двигателя, как показано на рис. 9. вводимое напряжение затем зависит от нагрузки на двигатель. В этой машине скорость при любом крутящем моменте нагрузки можно изменять, перемещая щетки вокруг коммутатора, чтобы изменить соотношение фаз подаваемого напряжения к фазе генерируемого напряжения. Углы, отмеченные на рис. 8, относятся к смещению (в электрических градусах) щеток от сильноточного нейтрального положения.

Оборудование Scherbius

В некоторых случаях, в основном для больших двигателей с регулируемой скоростью, коллектор устанавливается на отдельном механизме от главного двигателя. Коллекторная машина может работать на частоте скольжения, чтобы возвращать мощность на вал главного двигателя, чтобы обеспечить постоянную мощность при полной нагрузке на различных скоростях; или он может возвращать мощность скольжения в сеть питания ниже синхронной скорости и получать мощность скольжения из сети выше синхронной скорости, чтобы обеспечить постоянный крутящий момент при полной нагрузке.

В таких системах обычно используется машина Шербиуса, представляющая собой многофазную машину переменного тока. генератор, в котором выходное напряжение формируется в роторной обмотке коллекторного типа. На рис. 10 показаны соединения одного такого блока, в котором главный двигатель механически соединен с машиной Шербиуса и преобразователем частоты. Вспомогательные обмотки машины Шербиуса способствуют улучшению коэффициента мощности, а скорость регулируется переключением щеток, как в двигателе Шраге, чтобы обеспечить почти постоянный крутящий момент при полной нагрузке выше или ниже синхронной скорости во всем диапазоне скоростей. Возможны многие другие схемы, например, в оборудовании Шербиуса с одним диапазоном, в котором машина Шербиуса может приводиться в действие отдельным генератором переменного тока. двигатель, однодиапазонное оборудование подходит для работы ниже синхронных скоростей. Машина Шербиуса с отдельным приводом может быть подключена к контактным кольцам главного двигателя и к коллекторным щеткам преобразователя частоты коммутатора, соединенного с главным двигателем, в двухдиапазонном оборудовании Шербиуса, обеспечивающем постоянный момент полной нагрузки выше или ниже синхронного.