Применение электронных регуляторов
Использование мощных асинхронных двигателей невозможно без применения соответствующих регуляторов оборотов. Такие преобразователи используются для следующих целей:
- Ступенчатый разгон и возможность понижения оборотов двигателя при уменьшении нагрузки позволяет уменьшить потребление электроэнергии. Использование частотных преобразователей с мощными асинхронными двигателями позволяет вдвое сократить расходы на электроэнергию.
- Защита электронных механизмов. Преобразователи частоты позволяют контролировать показатели давления, температуры и ряд других параметров. При использовании двигателя в качестве привода насоса в емкости, в которую закачивается жидкость или воздух, может быть установлен датчик давления, отвечающий за управление механизмом и предотвращающий его выход из строя.
- Обеспечение плавного запуска. При запуске электродвигателя, когда мотор сразу начинает работать на максимальных оборотах, на привод приходится повышенная нагрузка. Использование регулятора оборотов обеспечивает плавность запуска, что гарантирует максимально возможную долговечность работы привода и отсутствие его серьезных поломок.
- Сокращаются расходы на техническое обслуживание насосов и самих силовых агрегатов. Наличие регуляторов оборотов снижает риск поломок отдельных механизмов и всего привода.
Используемая частотными преобразователями схема работы аналогична у большинства бытовых приборов. Похожие устройства также используются в сварочных аппаратах, ИБП, питании ПК и ноутбуков, стабилизаторах напряжения, блоках розжига ламп, а также в мониторах и жидкокристаллических телевизорах.
От сети
Однофазные электродвигатели переменного тока также позволяют регулировать вращение ротора.
Коллекторные машины
Конструкция подключается непосредственно к сети. Регулировочный элемент – симистор, управление которого осуществляется динистором. Симистор ставится на теплоотвод, максимальная мощность нагрузки – 600 Вт.
Если есть подходящий ЛАТР, можно все это делать при помощи его.
Двухфазный двигатель
Есть две возможности контролирования числа оборотов:
- Менять амплитуду напряжения питания (Uy),
- Фазное – меняем емкость конденсатора.
Такие агрегаты широко распространены в быту и на производстве.
Обычные асинхронники
Электрические машины трехфазного тока, несмотря на простоту в эксплуатации, обладают рядом характеристик, которые нужно учитывать. Если просто изменять питающее напряжение, будет в небольших пределах меняться момент, но не более. Чтобы в широких пределах регулировать обороты, необходимо довольно сложное оборудование, которое просто так собрать и наладить сложно и дорого.
Для этой цели промышленностью налажен выпуск частотных преобразователей, помогающих менять обороты электродвигателя в нужном диапазоне.
Асинхронник набирает обороты в согласии с выставленными на частотнике параметрами, которые можно менять в широком диапазоне. Преобразователь – самое лучшее решение для таких двигателей.
Двигатель
В зависимости от принципа управления и характеристик, существуют различные типы двигателей. Остановиться стоит только на двух, в одном используется обмотка возбуждения, а в другом постоянный магнит. В зависимости от выполняемой работы нужно правильно подобрать тип агрегата.
Если необходимо регулировать частоту вращения от минимального до конкретного значения, например в дрели. То лучше выбирать схему с постоянным магнитом.
Двигатель конструктивно состоит из следующих узлов:
- Якорь, он же ротор, на котором имеется обмотка.
- Коллектор, который выпрямляет ток.
- Статор, обмоткой которого создается магнитное поле.
Замена масла.
При замене масла соблюдается следующий порядок: а) после остановки дизеля отвертывают нижнюю пробку в корпусе, а масло сливают. В отверстие крышки заливают профильтрованное дизельное топливо до нормального уровня; б) пускают дизель на 3—5 мин, и после его остановки сливают топливо и заливают свежее масло МК-22 (ГОСТ 1013—49) или МС-20 (ГОСТ 1013—49), подогретое до 60° С; в) вновь дают поработать дизелю 3—5 мин, после чего масло сливают и заполняют свежим; г) выпускают воздух из масляных каналов и полостей регулятора, для чего отвертывают регулировочную иглу на 2—3 оборота и дают дизелю поработать неустойчиво в течение 5—8 мин. Затем иглу постепенно завертывают, пока дизель не покажет устойчивую работу. Это выражается в том, что при перемещении рукоятки контроллера происходит 2—3 колебания сервомотора, а потом двигатель работает устойчиво.
Для устойчивого пуска дизеля игла должна быть отвернута от упора примерно на четверть оборота; д) после окончания регулирования пробку иглы пломбируют.
Принцип управления
При задании скорости вращения вала двигателя резистором в цепи вывода 5 на выходе формируется последовательность импульсов для отпирания симистора на определенную величину угла. Интенсивность оборотов отслеживается по тахогенератору, что происходит в цифровом формате. Драйвер преобразует полученные импульсы в аналоговое напряжение, из-за чего скорость вала стабилизируется на едином значении, независимо от нагрузки. Если напряжение с тахогенератора изменится, то внутренний регулятор увеличит уровень выходного сигнала управления симистора, что приведёт к повышению скорости.
Микросхема может управлять двумя линейными ускорениями, позволяющими добиваться требуемой от двигателя динамики. Одно из них устанавливается по Ramp 6 вывод схемы. Данный регулятор используется самими производителями стиральных машин, поэтому он обладает всеми преимуществами для того, чтобы быть использованным в бытовых целях. Это обеспечивается благодаря наличию следующих блоков:
- Стабилизатор напряжения для обеспечения нормальной работы схемы управления. Он реализован по выводам 9, 10.
- Схема контроля скорости вращения. Реализована по выводам МС 4, 11, 12. При необходимости регулятор можно перевести на аналоговый датчик, тогда выводы 8 и 12 объединяются.
- Блок пусковых импульсов. Он реализован по выводам 1, 2, 13, 14, 15. Выполняет регулировку длительности импульсов управления, задержку, формирования их из постоянного напряжения и калибровку.
- Устройство генерации напряжения пилообразной формы. Выводы 5, 6 и 7. Он используется для регулирования скорости согласно заданному значению.
- Схема усилителя управления. Вывод 16. Позволяет отрегулировать разницу между заданной и фактической скоростью.
- Устройство ограничения тока по выводу 3. При повышении напряжения на нем происходит уменьшение угла отпирания симистора.
Использование подобной схемы обеспечивает полноценное управление коллекторным мотором в любых режимах. Благодаря принудительному регулированию ускорения можно добиваться необходимой скорости разгона до заданной частоты вращения. Такой регулятор можно применять для всех современных двигателей от стиралок, используемых в иных целях.
https://youtube.com/watch?v=yLHAaZTr0hQ
Моторист-рулевой
Мощность главного судового дизеля находится в строгом соответствии с частотой вращения коленчатого вала. Поэтому мощность двигателя и, следовательно, заданный скоростной режим судна обеспечиваются определенной частотой вращения, которая поддерживается автоматически регуляторами, изменяющими количество топлива, подаваемого насосами.
Таким образом, регуляторы частоты вращения можно разделить на все режимные, поддерживающие любую заданную частоту вращения, и однорежимные, обеспечивающие двигателям только одну постоянную частоту вращения вала. Кроме этого, некоторые двигатели имеют двухрежимные регуляторы, ограничивающие, например, работу дизеля при сверхдопустимых оборотах и не позволяющие оборотам вала снизиться ниже минимально устойчивых, при которых двигатель может заглохнуть.
Если регулятор механически непосредственно воздействует на топливные насосы, изменяя подачу топлива, то его называют регулятором прямого действия. Но не всегда чувствительный элемент регулятора имеет возможность непосредственного воздействия на дозирующие органы топливных насосов. В этом случае применяют регуляторы непрямого действия, использующие различные усилительные устройства (сервомоторы), при тех же чувствительных элементах, что и у регуляторов прямого действия. Иногда конструкция привода регулятора требует некоторой корректировки в перемещении органов, дозирующих подачу топлива, и исполнительных элементов силовой части сервомотора регулятора. Такие регуляторы называют изодромными.
На рис. 116 дана схема работы всережимного регулятора прямого действия. Рукояткой 9 вручную с поста управления (или дистанционно из рубки) через дистанционную тягу 5 и рычаг 7 изменяют силу затяжки пружинного весового устройства 6. Пружина, воздействуя на втулку, связанную с рычагом 5, стремится сблизить грузы 10. Эти грузы вращаются вместе с центральным валом регулятора, связанным с коленчатым валом двигателя системой шестерен. При своем вращении за счет центробежной силы грузы стремятся разойтись и угловыми рычагами воздействуют на втулку, а следовательно, на пружину 6 и рычаг 5.
Ноли сила сжатой пружины 6 и сила воздействия расходящихся грузов 10 уравновешивают друг друга, то рычаг 5 не перемещается. Как только по каким-то причинам частота вращения коленчатого вала и, следовательно, вала регулятора увеличится, грузы разойдутся на большую величину и их сила превысит силу затяжки пружины. Правый конец рычага 5 вместе со втулкой регулятора переместится вверх, а рейка 1 топливных насосов 2 посредством углового рычага 4 выведет дозирующие элементы 3 на уменьшение подачи. Мощность двигателя и соответственно частота вращения вала снизятся. Грузы 10 возвратятся прежнее положение — частота вращения вала восстановится. Если снизится частота вращения вала, схема сработает в обратном порядке.
При резком возрастании частоты вращения коленчатого вала (поломка гребного вала, потеря гребного винта, резкий сброс нагрузки и т. д.) под действием центробежной силы грузики 10 регулятора разойдутся и через систему рычагов 4,5, тягу 1 передвинут рейку топливного насоса и плунжера топливного насоса на меньшую подачу топлива. Двигатель будет работать на заданном режиме по частоте вращения. Однорежимный (или предельный) регулятор, очевидно, по схеме своей работы будет отличаться только тем, что пружина 6 (см. рис. 116) будет иметь постоянную затяжку.
Для защиты двигателей от чрезмерно большой частоты вращения (разноса) в случае неисправности регуляторов, заедания рейки или плунжеров топливного насоса и др. на двигателях дополнительно устанавливаются автоматы предельных частот или регуляторы безопасности, которые либо прекращают подачу топлива к топливным насосам, либо перекрывают доступ воздуха в цилиндры двигателя.
