Симисторный регулятор для асинхронного двигателя: Симисторный регулятор скорости двигателя СРМ 1,5А 500W купить

Справочные материалы о кондиционерах

Однофазные асинхронные двигатели питаются от обычной сети переменного напряжения 220 В.

Наиболее распространённая конструкция таких двигателей содержит две (или более) обмотки — рабочую и фазосдвигающую. Рабочая питается напрямую, а дополнительная через конденсатор, который сдвигает фазу на 90 градусов, что создаёт вращающееся магнитное поле. Поэтому такие двигатели ещё называют двухфазные или конденсаторные.

Регулировать скорость вращения таких двигателей необходимо, например, для:

• изменения расхода воздуха в системе вентиляции
• регулирования производительности насосов
• изменения скорости движущихся деталей, например в станках, конвеерах

В системах вентиляции это позволяет экономить электроэнергию, снизить уровень акустического шума установки, установить необходимую производительность.

Способы регулирования

Рассматривать механические способы изменения скорости вращения, например редукторы, муфты, шестерёнчатые трансмиссии мы не будем.

Также не затронем способ изменения количества полюсов обмоток.

Рассмотрим способы с изменением электрических параметров:

• изменение напряжения питания двигателя
• изменение частоты питающего напряжения

Регулирование напряжением

Регулирование скорости этим способом связано с изменением, так называемого, скольжения двигателя — разностью между скоростью вращения магнитного поля, создаваемого неподвижным статором двигателя и его движущимся ротором:

S=(n₁-n₂)/n₂

n₁ — скорость вращения магнитного поля

n₂ — скорость вращения ротора

При этом обязательно выделяется энергия скольжения — из-за чего сильнее нагреваются обмотки двигателя.

Данный способ имеет небольшой диапазон регулирования, примерно 2:1, а также может осуществляться только вниз — то есть, снижением питающего напряжения.

При регулировании скорости таким способом необходимо устанавливать двигатели завышенной мощности.

Но несмотря на это, этот способ используется довольно часто для двигателей небольшой мощности с вентиляторной нагрузкой.

На практике для этого применяют различные схемы регуляторов.

Автотрансформаторное регулирование напряжения

Автотрансформатор — это обычный трансформатор, но с одной обмоткой и с отводами от части витков. При этом нет гальванической развязки от сети, но она в данном случае и не нужна, поэтому получается экономия из-за отсутствия вторичной обмотки.

На схеме изображён автотрансформатор T1, переключатель SW1, на который приходят отводы с разным напряжением, и двигатель М1.

Регулировка получается ступенчатой, обычно используют не более 5 ступеней регулирования.

Преимущества данной схемы:

• неискажённая форма выходного напряжения (чистая синусоида)
• хорошая перегрузочная способность трансформатора

Недостатки:

• большая масса и габариты трансформатора (зависят от мощности нагрузочного мотора)
• все недостатки присущие регулировке напряжением

Тиристорный регулятор оборотов двигателя

В данной схеме используются ключи — два тиристора, включённых встречно-параллельно (напряжение переменное, поэтому каждый тиристор пропускает свою полуволну напряжения) или симистор.

Схема управления регулирует момент открытия и закрытия тиристоров относительно фазового перехода через ноль, соответственно «отрезается» кусок вначале или, реже в конце волны напряжения.

Таким образом изменяется среднеквадратичное значение напряжения.

Данная схема довольно широко используется для регулирования активной нагрузки — ламп накаливания и всевозможных нагревательных приборов (так называемые диммеры).

Ещё один способ регулирования — пропуск полупериодов волны напряжения, но при частоте в сети 50 Гц для двигателя это будет заметно — шумы и рывки при работе.

Для управления двигателями регуляторы модифицируют из-за особенностей индуктивной нагрузки:

• устанавливают защитные LRC-цепи для защиты силового ключа (конденсаторы, резисторы, дроссели)
• добавляют на выходе конденсатор для корректировки формы волны напряжения
• ограничивают минимальную мощность регулирования напряжения — для гарантированного старта двигателя
• используют тиристоры с током в несколько раз превышающим ток электромотора

Достоинства тиристорных регуляторов:

• низкая стоимость
• малая масса и размеры

Недостатки:

• можно использовать для двигателей небольшой мощности
• при работе возможен шум, треск, рывки двигателя
• при использовании симисторов на двигатель попадает постоянное напряжение
• все недостатки регулирования напряжением

Стоит отметить, что в большинстве современных кондиционеров среднего и высшего уровня скорость вентилятора регулируется именно таким способом.

Транзисторный регулятор напряжения

Как называет его сам производитель — электронный автотрансформатор или ШИМ-регулятор.

Изменение напряжения осуществляется по принципу ШИМ (широтно-импульсная модуляция), а в выходном каскаде используются транзисторы — полевые или биполярные с изолированным затвором (IGBT).

Выходные транзисторы коммутируются с высокой частотой (около 50 кГц), если при этом изменить ширину импульсов и пауз между ними, то изменится и результирующее напряжение на нагрузке. Чем короче импульс и длиннее паузы между ними, тем меньше в итоге напряжение и подводимая мощность.

Для двигателя, на частоте в несколько десятков кГц, изменение ширины импульсов равносильно изменению напряжения.

Выходной каскад такой же как и у частотного преобразователя, только для одной фазы — диодный выпрямитель и два транзистора вместо шести, а схема управления изменяет выходное напряжение.

Плюсы электронного автотрансформатора:

• Небольшие габариты и масса прибора
• Невысокая стоимость
• Чистая, неискажённая форма выходного тока
• Отсутствует гул на низких оборотах
• Управление сигналом 0-10 Вольт

Слабые стороны:

• Расстояние от прибора до двигателя не более 5 метров (этот недостаток устраняется при использовании дистанционного регулятора)
• Все недостатки регулировки напряжением

Частотное регулирование

Ещё совсем недавно (10 лет назад) частотных регуляторов скорости двигателей на рынке было ограниченное количество, и стоили они довольно дорого.

Причина — не было дешёвых силовых высоковольтных транзисторов и модулей.

Но разработки в области твердотельной электроники позволили вывести на рынок силовые IGBT-модули. Как следствие — массовое появление на рынке инверторных кондиционеров, сварочных инверторов, преобразователей частоты.

На данный момент частотное преобразование — основной способ регулирования мощности, производительности, скорости всех устройств и механизмов приводом в которых является электродвигатель.

Однако, преобразователи частоты предназначены для управления трёхфазными электродвигателями.

Однофазные двигатели могут управляться:

• специализированными однофазными ПЧ
• трёхфазными ПЧ с исключением конденсатора

Преобразователи для однофазных двигателей

В настоящее время только один производитель заявляет о серийном выпуске специализированного ПЧ для конденсаторных двигателей — INVERTEK DRIVES.

Это модель Optidrive E2

Для стабильного запуска и работы двигателя используются специальные алгоритмы.

При этом регулировка частоты возможна и вверх, но в ограниченном диапазоне частот, этому мешает конденсатор установленный в цепи фазосдвигающей обмотки, так как его сопротивление напрямую зависит от частоты тока:

Xc=1/2πfC

f — частота тока

С — ёмкость конденсатора

В выходном каскаде используется мостовая схема с четырьмя выходными IGBT транзисторами:

Optidrive E2 позволяет управлять двигателем без исключения из схемы конденсатора, то есть без изменения конструкции двигателя — в некоторых моделях это сделать довольно сложно.

Преимущества специализированного частотного преобразователя:

• интеллектуальное управление двигателем
• стабильно устойчивая работа двигателя
• огромные возможности современных ПЧ:
• возможность управлять работой двигателя для поддержания определённых характеристик (давления воды, расхода воздуха, скорости при изменяющейся нагрузке)
• многочисленные защиты (двигателя и самого прибора)
• входы для датчиков (цифровые и аналоговые)
• различные выходы
• коммуникационный интерфейс (для управления, мониторинга)
• предустановленные скорости
• ПИД-регулятор

Минусы использования однофазного ПЧ:

• ограниченное управление частотой
• высокая стоимость

Использование ЧП для трёхфазных двигателей

Стандартный частотник имеет на выходе трёхфазное напряжение. При подключении к ему однофазного двигателя из него извлекают конденсатор и соединяют по приведённой ниже схеме:

Геометрическое расположение обмоток друг относительно друга в статоре асинхронного двигателя составляет 90°:

Фазовый сдвиг трёхфазного напряжения -120°, как следствие этого — магнитное поле будет не круговое , а пульсирующее и его уровень будет меньше чем при питании со сдвигом в 90°.

В некоторых конденсаторных двигателях дополнительная обмотка выполняется более тонким проводом и соответственно имеет более высокое сопротивление.

При работе без конденсатора это приведёт к:

• более сильному нагреву обмотки (срок службы сокращается, возможны кз и межвитковые замыкания)
• разному току в обмотках

Многие ПЧ имеют защиту от асимметрии токов в обмотках, при невозможности отключить эту функцию в приборе работа по данной схеме будет невозможна

Преимущества:

• более низкая стоимость по сравнению со специализированными ПЧ
• огромный выбор по мощности и производителям
• более широкий диапазон регулирования частоты
• все преимущества ПЧ (входы/выходы, интеллектуальные алгоритмы работы, коммуникационные интерфейсы)

Недостатки метода:

• необходимость предварительного подбора ПЧ и двигателя для совместной работы
• пульсирующий и пониженный момент
• повышенный нагрев
• отсутствие гарантии при выходе из строя, т. к. трёхфазные ПЧ не предназначены для работы с однофазными двигателями

Симисторные и тиристорные регуляторы предназначены для изменения скорости вращения однофазных двигателей, методом изменения выходного напряжения, с помощью симистора. — — Статьи

Регуляторы скорости MTY предназначены для ручного регулирования скорости вращения электродвигателей (230 В, 50 Гц) вентиляторов выходного напряжения с помощью симистора. Регуляторы MTY имеют влагонепроницаемый корпус.

Симисторные регуляторы скорости предназначены для изменения скорости вращения однофазных двигателей 220В, методом

 изменения выходного напряжения, с помощью симистора. Возможно одновременное подключение нескольких вентиляторов 

 к одному регулятору, если сумма потребляемого тока двигателей не превышает номинал регулятора. Влагостойкий корпус из

 ПВХ позволяет использовать это устройство в любых (например, с повышенной влажностью) условиях: на кухнях или в ванных

 комнатах. На передней панели регуляторов размещается регулирующая ручка со встроенным выключателем. Входная цепь

 регуляторов защищена плавким предохрыганителем. Все модели снабжены дополнительным (нерегулируемым) выходом 230 В.

 Рекомендуется подключать к регуляторам электродвигатели со встроенными термоконтактами тепловой защиты. Регулирование

 скорости: Регулирование скорости электродвигателей осуществляется вручную с помощью выбора требуемого положения ручки 

Стандартное выходное напряжение типовых моделей плавно изменяется в диапазоне 0-230 В.

Применение: Регуляторы предназначены для ручного регулирования скорости вращения электродвига- телей (230 В, 50 Гц) вентиляторов,

 управляемых напряжением. Допускается управление несколькими двигателями, если общий потребляемый ток двига- телей не

 превышает предельно допустимой величины тока симистора. ● Технические характеристики: Эти регуляторы отличаются высокой

 эффективностью и точностью управления. Влагостойкий корпус из АБС пластика позволяет использовать это устройство в любых

 (на- пример, с повышенной влажностью) условиях: на кухнях или в ванных комнатах. На перед- ней панели регуляторов

 размещается регулирующая ручка со встроенным выключателем. Регулирование скорости: Регулирование скорости

 электродвигателей осуществляется вручную, для включения необходимо нажать на ручку и вращая по «часовой стрелке»

 установить необходимую скорость.

ПРИМЕНЕНИЕ Симисторный регулятор СРМ применяется в системах вентиляции и кондиционирования для плавного изменения

 скорости вращения однофазных асинхронных двигателей на 220В.Работа регулятора основана на изменении выходного 

 напряжения с помощью симистора. Регулирование ведется от минимально возможного значения напряжения (при котором 

 вентилятор начинает стабильно вращаться) до значения 220 В. Допускается управлять несколькими двигателями, если общий

 потребляемый ток не превышает предельно допустимой величины. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ При нажатии кнопки PUSH на двигатель 

 вентилятора подается напряжение, и он начинает вращаться. Загорается зеленый светодиод СЕТЬ. Нужная скорость вращения

 задается поворотом ручки. Для выключения вентилятора необходимо повторно нажать кнопку PUSH.

ПРИМЕНЕНИЕ Симисторный регулятор СРС применяется в системах вентиляции и кондиционирования для плавного изменения скорости вращения однофазных асинхронных двигателей на 220В.

 Работа регулятора основана на изменении выходного напряжения с помощью симистора. Регулирование ведется

 от минимально возможного значения напряжения (при котором вентилятор начинает стабильно вращаться) до значения 220 В. 

 Допускается управлять несколькими двигателями, если общий потребляемый ток не превышает предельно допустимой величины.

 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ При нажатии кнопки PUSH на двигатель вентилятора подается напряжение, и он начинает вращаться. 

 Загорается зеленый светодиод СЕТЬ. Нужная скорость вращения задается поворотом ручки. Для выключения вентилятора 

 необходимо повторно нажать кнопку PUSH.

ПРИМЕНЕНИЕ Симисторный регулятор скорости для установки в щиты управления. Плавное регулирование ведется от 100 до 220 В. Работа регулятора основана на изменении выходного напряжения с помощью симистора. Возможно управление от внешнего сигнала 0-10 В. Применяется в системах вентиляции для регулирования скорости вращения канальных вентиляторов.РЕЖИМЫ РАБОТЫ Возможны 2 режима управления вентилятором: Локальный — вентилятор управляется с лицевой панели регулятора, устанавливается при изготовлении. Дистанционный — управление числом оборотов вентилятора подаваемым внешним напряжением 0-10 В или переменным резистором 4,7 — 10 кОм. Недопустимо одновременное подключение сопротивления и сигнала 0-10 В. Режим работы устанавливается с помощью переключателем на лицевой панели регулятора:

 Регуляторы скорости ETY, MTY предназначен для регулировки скорости вращения вентиляторов с однофазными электродвигателями.

 Тиристорные регуляторы скорости ETY Однофазные регуляторы скорости вращения вентиляторов.

 Позиционер двух типов вход 24В или 220В, выход 0-10В для скрытого или настенного монтажа.

Симисторная схема управления скоростью для асинхронных двигателей

. Бесколлекторная электрическая машина всегда оценивалась положительно за своей элементарной простотой, сопутствующей простотой изготовления и исключительным надежность и относительная свобода от радиочастотного и электромагнитного вмешательство. Некоторые из этих машин имеют скользящие контакты, но они в виде контактных колец, а не коллекторов. Более того, часто верно что токи, обрабатываемые контактными кольцами, намного ниже, чем обязательно связаны с коммутаторами. Так, в автомобильном генераторе токосъемные кольца используются для передачи тока возбуждения на ротор. Этот ток небольшой доля зарядных токов, которые должны выдерживать эти генераторы переменного тока. На С другой стороны, старый генератор постоянного тока коллекторного типа, использовавшийся в автомобилях, имел пропускать большие зарядные токи через его коммутатор. Как и следовало ожидать, проблема обслуживания была далеко не тривиальной. Однако недостатком неколлекторных двигателей была их неспособность легко изменять свою скорость в широком диапазоне. В настоящее время; с твердотельным электронике этот недостаток уже не нужен. Новый элемент управления методы дают неколлекторным двигателям старого образца гибкость производительности их первоначальные дизайнеры никогда не мечтали о возможности. Следующие схемы управления интересны тем, что они преодолевают ограничения производительности, которые долгое время считались присущими машинам переменного тока, особенно асинхронные двигатели. Кроме того, вы можете почувствовать острую конкуренцию вокруг выбора типа двигателя. Благодаря новым методам управления, уже недостаточно обращаться к моторному тексту или даже к моторным спецификациям. Теперь вы можете в значительной степени «настраивать» характеристики машины с помощью электронных средств. Следовательно, на решения должны больше влиять другие факторы, такие как стоимость, надежность, электрические и шумовые характеристики и т. д. Симисторная схема управления скоростью для асинхронных двигателей Симисторная схема управления скоростью для асинхронных двигателей, показанная на РИС. 1 похоже на то, что показано здесь, который предназначен для использования с универсальными двигателями. Схема на фиг. 1, однако, включает в себя схему с одинарной постоянной времени для задержки фаза триггера затвора. Этот более простой подход допустим, потому что асинхронные двигатели, как правило, не могут быть замедлены настолько, чтобы попасть в проблемная область гистерезиса, для которой схема затвора с двойной постоянной времени назначается как лечебное средство. Эта схема управления скоростью лучше всего работает для асинхронный двигатель постоянного тока с разделенным конденсатором. Затененный столб асинхронный двигатель также поддается этому методу управления. С любого тип асинхронного двигателя, этот метод управления скоростью наиболее эффективен когда нагрузкой является вентилятор или воздуходувка. (Небольшое изменение скорости вызывает относительно большое изменение скорости воздуха.) Еще один благоприятный аспект такими нагрузками являются их низкие требования к пусковому моменту. РИС. 1 Скорость симистора — схема управления асинхронными двигателями. По РКА. (А. Принципиальная схема с перечисленными компонентами для двух разных напряжений сети. Б. М) Асинхронные двигатели с пуском от сопротивления и пуском от конденсатора могут управляться симистором. при определенных условиях. Как правило, необходимо ограничить диапазон регулирования скорости; скорость не должна снижаться до точки, где центробежный выключатель повторно подключает пусковую обмотку или пусковой конденсатор. Учитывая все обстоятельства, будет получен наибольший диапазон регулирования скорости. с постоянным двигателем с раздельными конденсаторами. Этот тип асинхронного двигателя не обременен центробежным выключателем. Кроме того, он хорошо работает в области повышенного скольжения. Возможен диапазон регулирования скорости от трех до одного с вентиляторной нагрузкой. Эта схема значительно превосходит схему с одним тиристором и фазовым управлением. тиристорная схема для использования с асинхронными двигателями. SCR хорошо работает с универсальные двигатели, но постоянная составляющая, развиваемая однополупериодным выпрямлением вредно для работы асинхронных двигателей. «снаббирующая сеть» RC, подключенная к симистору, обычно не появляются в цепи при резистивной нагрузке, что имеет место при лампы или обогреватели. Поскольку двигательная нагрузка является индуктивной, отключение симистора происходят при нулевом токе, но напряжение на симисторе не будет равно нулю в то время. Таким образом, на симисторе возникает скачок напряжения, который может привести к повторному запуску, несмотря на отсутствие сигнала стробирования. Это может случиться даже если способность симистора блокировать напряжение превышает пиковое значение переменного тока напряжения с комфортным запасом. Виновником не обязательно является величина этого скачка напряжения или «скачка», а скорее скорости его изменения. симисторы указанный с высоким dv/dt через основные клеммы будет, прочее будучи равными, как правило, снижают вероятность такого ненадлежащего исполнения.

Асинхронный двигатель переменного тока, управляемый ДВУМЯ СИМИСТОРАМИ. Они сдуваются

Я схожу с ума от платы, предназначенной для управления асинхронным двигателем переменного тока, который имеет две симметричные обмотки (для двух направлений вращения), центральный отвод и требует рабочего конденсатора.

Двигатель мощностью около 900 Вт, он может потреблять максимум 5 ампер, но пока сейчас юзал без нагрузки, так потребляется 1-2 ампера.

Идея состоит в том, чтобы одновременно управлять одним TRIAC обычным способом, модулируя импульсы для управления скоростью (поворотный энкодер обеспечивает обратную связь). Для ясности, управление скоростью/торможением/реверсом работает хорошо, моя проблема в том, что плата ненадежна, симисторы быстро плавятся даже без больших уговоров, но когда они вменяемые, результаты хорошие.

Схема следующая:

Управляя тем или иным TRIAC, можно управлять работой направлении, а также тормозить (при пульсации симистора, противоположного направление вращения двигателя).

Схема работает как положено, но очень хрупкая. Если система питается низким напряжением (30 вольт переменного тока), все гладко; при питании системы заданным напряжением (сеть 230 В переменного тока) она выдерживает десятки секунд, а затем перегорают предохранители и сгорают симисторы.

Если монтировать только один симистор, то все работает (конечно, только в одну сторону): не горит. При установке второго симистора противоположный отвод двигателя уже не свободен, а подключен к цепи. По-видимому, противоположный отвод создает высокое напряжение и всплески, которые необходимо устранить.

Я использовал осциллограф, чтобы проанализировать происходящее: я искал перекрестное возбуждение симисторов, дополнительные скачки напряжения и так далее. Все кажется нормальным, но симисторы продолжают взрываться. Они рассчитаны на 800 вольт. я затем попытался защитить их с помощью двух варисторов на 750В, включенных параллельно анодам. Варисторы сильно греются, и это подсказывает мне, что там высокие напряжения бегают, даже если я не вижу их в прицел.

Следующим шагом было использование симисторов с номинальным напряжением 1,2 кВ (не номер детали под рукой сейчас). Дела идут немного лучше, но когда TRIAC угол, от «малой» мощности (ближе к правому правому концу полуцикла) увеличивается до большей мощности (около середины полуцикла) симисторы снова перегорают. Предохранители также дует, но никакие другие компоненты не затрагиваются. Я думаю, что сначала TRIAC выходит из строя (или два TRIAC выходят из строя), затем короткое замыкание перегорает предохранитель.