Как регулировать частоты частоту вращения коллекторного двигателя

Регулировка карбюратора мотоблока

Нестабильность оборотов двигателя мотоблока говорит о том, что карбюратор нуждается в регулировке. Необходимость выполнения данной процедуры, как правило, возникает перед началом сельскохозяйственного сезона, когда техника длительное время не использовалась, либо же после него, когда мотоблок подвергался значительным нагрузкам длительный период времени. Перед тем, как приступить к регулировке, необходимо прогреть двигатель. Непосредственно процесс работы выглядит следующим образом:

• Винты, регулирующие малый и максимальный газ вворачиваются полностью, после чего ослабляются примерно на полтора оборота.
• Мотор запускается и около 10 минут прогревается.
• Рычаг, который контролирует работу силовой установки, должен быть установлен в минимальную позицию, но мотор останавливаться не должен.
• Винт, регулирующий заслонку дросселя, поможет отрегулировать минимальные обороты на холостом ходу, чтобы работа мотора была стабильной, без посторонних шумов и остановок.
• Вращение винтов дает возможность точно установить количество горючей смеси, которое попадает в мотор.
• Затягивание винта способствует обогащению смеси, тогда как его выкручивание, наоборот, увеличивает объем воздуха, попадающего в двигатель;

При помощи винта малого газа следует отрегулировать максимальные обороты на холостом ходу. Аналогичным образом следует поступить и с минимальными оборотами, пользуясь винтом упора заслонки дросселя. Суть такой регулировки заключается в том, что винт заслонки позволяет регулировать угол, на который она закрыта;

Рычаг, отвечающий за управление мотором, следует перевести в позицию “газ”. Если работа мотоблока по-прежнему не может быть названа стабильной, винт полного газа регулируется до того момента, пока не будет наблюдаться идеальный ход. Тем не менее, максимально допустимое число оборотов винта – 2.5.

Точность регулировки карбюратора может быть определена и по тому, как выглядит свеча зажигания после непродолжительной работы под нагрузкой. Если рабочая смесь идеальна, то на свече не будет ни нагара, ни следов топлива, которые говорят о слишком бедной, либо, наоборот, слишком богатой горючей смеси. Нужно, однако, заметить, что нагар или следы топлива на свече могут говорить не только о некорректной регулировке, но и о более серьезных проблемах мотоблока, среди которых неисправное зажигание или система охлаждения.

Регулировка зазора клапанов мотоблока

С течением времени, при значительных нагрузках, зазор клапанов двигателя мотоблока изменяется. Причина этого может заключаться в износе деталей. Недостаточное расстояние приводит к тому, что значительно меняются стадии газораспределения, в результате чего не удается достичь достаточной степени сжатия, силовая установка работает с перебоями и не выходит на заявленную мощность. В особо серьезных ситуациях можно наблюдать даже деформацию клапанов. Если зазор слишком велик, то фиксируются значительные механические шумы, фазы распределения газа также значительно изменяются, клапаны открываются на слишком короткое время, из-за чего цилиндр не заполняется должным образом, мощность падает, случаются сбои. Регулировка зазоров необходима сразу, как только работа двигателя стала некорректной или происходить со значительным шумом. В идеале, двигатель, на котором ведется регулировка, должен быть остывшим.

Итак, сначала необходимо добраться до маховика. Именно на этой детали отмечено значение верхней мертвой точки. Маховик скрыт под кожухом, а потому придется снять его. Перед снятием кожуха снимается масляная ванна воздушного фильтра. Облегчить задачу в процессе снятия кожуха можно, если зафиксировать все защелки при помощи резинок. Ключом раскручиваются все болтовые соединения, после чего крышка без проблем снимается.

Методы настройки оборотов

Для предотвращения отрицательного влияния во время пуска нужно уменьшить обороты электродвигателя 220 в или 380 в. Существует несколько способов достижения этой цели:

1. Изменение значения R цепи ротора.
2. Изменение U в обмотке статора.
3. Изменение частоты U.
4. Переключение полюсов.

При изменении значений U на статорной катушке возможно механическое или электрическое управление частотой вращения ротора. В этом случае используется регулятор U. Использование такого способа позволяет применять его только при вентиляторном характере нагрузки (например, регулятор оборотов вентилятора 220в). Для всех остальных случаев применяют трехфазные автоматические трансформаторы, позволяющие плавно изменять значения U, или тиристорные регуляторы.

Исходя из формулы зависимости частоты вращения от частоты питающего U можно производить регулирование количества оборотов ротора. Частота вращающегося магнитного поля статора вычисляется по формуле: Nст = 60 * f /p (f — частота тока питающей сети, p — число пар полюсов). Этот способ обеспечивает возможность плавного регулирования частоты вращения роторной части. Для получения высокого коэффициента полезного действия нужно изменять частоту и U. Этот способ является оптимальным для двигателей с короткозамкнутым ротором, так как потери мощности минимальны. Существует два метода изменения количества пар полюсов:

1. В статор (в пазы) нужно уложить 2 обмотки с различным числом p.
2. Обмотка состоит из двух частей, соединенных параллельно или последовательно.

Основным недостатком этого метода является поддержание ступенчатого характера изменения частоты электромотора с короткозамкнутым ротором.

Подготовка к работе и регулировка двигателя

2.2.1 Монтаж, подключение и заземление двигателей должны производиться с соблюдением требований ГОСТ Р 51330.13, ГОСТ Р 52350.14, ПУЭ (гл. 7.3), ПТЭЭП (гл. 3.4).

• а) очистить двигатель от пыли;
• б) рабочий конец вала очистить от антикоррозионного покрытия (смазки) ветошью, смоченной в бензине или керосине;
• в) проверить состояние взрывозащитных поверхностей крышки и корпуса коробки и наличие на них смазки;
• г) проверить сопротивление изоляции обмотки статора, цепей термодатчиков относительно корпуса и между обмотками мегомметром на напряжение 500 В. Наименьшее допустимое сопротивление изоляции — 1 МОм.

Двигатель, имеющий меньшее сопротивление, необходимо подвергнуть сушке, при этом температура обмотки не должна превышать 100 °С;

д) измерить сопротивления цепей термордатчиков (при кратковременной подаче напряжения постоянного тока не более 7,5 В).

Сопротивление цепи термодатчиков должно быть в пределах от 120 до 600 Ом, при температуре окружающей среды (25 ± 10) °С.

Во избежание выхода из строя термодатчиков категорически запрещается проверять целостность их цепей мегомметром.

• е) проверить ширину взрывонепроницаемой щели между крышкой и корпусом коробки выводов;
• ж) проверить, свободно ли вращается ротор двигателя (вращение от руки).

2.2.2 Установить и закрепить двигатель на месте эксплуатации. При установке обеспечить беспрепятственный приток и отток окружающего воздуха. Для монтажного исполнения двигателя IM3011 (с концом вала, направленным вниз) следует принять меры, предотвращающие попадание в вентиляционные отверстия падающих инородных тел размером менее 12,5 мм.

2.2.3 Зануление и заземление двигателей согласно ГОСТ Р 51330.13, ГОСТ Р 52350.14, ПУЭ (гл.7.3) и Приложения А.

При присоединении заземляющих или зануляющих защитных проводников силового и контрольного кабелей внутри коробки выводов предусмотрены два (для двигателей ВРА160 — 225) или один (для двигателей ВРА132) контактных зажима М8.

Для заземления (зануления) брони силовых кабелей предусмотрены два соединительных зажима М10 (для двигателей ВРА160 — 225) или один соединительный зажим М8 (для двигателей ВРА132) снаружи коробки выводов.

Для заземления двигателей предусмотрены два зажима М10 на корпусе статора или подшипниковом щите (для двигателей ВРА160 — 225) и два зажима М8 на корпусе статора (для двигателей ВРА132).

Места контактов очистить от антикоррозионного покрытия, а в случае обнаружения коррозии — зачистить до металлического блеска.

2.2.4 Закрепить кабели в кабельных вводах — затянуть винты (М8) 2, 16 и зафиксировать кабели с помощью скоб 3,17 (Рис. 3,4). При этом кабели следует подмотать в месте фиксации до следующих размеров:

• для двигателей ВРА132 силовой диаметром менее 22 мм — до 22 мм;
• для двигателей ВРА160 силовой диаметром менее 27 мм — до 27 мм;
• для двигателей ВРА180 — 225 силовой диаметром менее 30 мм — до 30 мм;
• контрольный диаметром менее 15 мм — до 15 мм

Кабели больше указанных диаметров подматывать не требуется.

2.2.5 Проверить надежность соединения жил кабелей к проходным зажимам в коробке выводов. Двигатели следует подключить согласно схемам, приведенным на табличках и в Приложении А. Концы жил кабеля изолировать так, чтобы изоляция доходила до зажимов.

2.2.6 Проверить соответствие напряжения и частоты сети номинальному напряжению и частоте двигателя, указанным на паспортной табличке.

2.2.7 Соединить двигатель с приводным механизмом.

При соединении двигателя с приводным механизмом необходимо обеспечить соосность соединяемых валов.

Допустимая несоосность валов не более 0,05 мм. Детали, устанавливаемые на вал двигателя, должны быть динамически отбалансированы с полушпонкой. При насадке муфты или шкива на вал необходимо обеспечить упор для торца противоположного конца вала, чтобы усилия не передавались на подшипник. В двигателях с двумя рабочими концами вала общая нагрузка на оба конца вала не должна быть больше номинальной.

2.2.8 Подсоединить двигатель к сети.

2.2.9 Пуск двигателя осуществляется непосредственно включением на полное напряжение сети при помощи аппаратов ручного или дистанционного управления. Первый пробный пуск двигателя делается, по возможности, без нагрузки.

После запуска двигателя следует убедиться в отсутствии ненормальных шумов и повышенной вибрации.

Для изменения направления вращения необходимо поменять местами любые два токоведущих провода кабеля питания.

Изменение скорости АД с короткозамкнутым ротором

Существует несколько способов:

1. Управление вращением за счет изменения электромагнитного поля статора: частотное регулирование и изменение числа пар полюсов.

1. Изменение скольжения электромотора за счет уменьшения или увеличения напряжения (может применяться для АД с фазным ротором).

Частотное регулирование

В данном случае регулировка производится с помощью подключенного к двигателю устройства для преобразования частоты. Для этого применяются мощные тиристорные преобразователи. Процесс частотного регулирования можно рассмотреть на примере формулы ЭДС трансформатора:

Данное выражение означает, что для сохранения постоянного магнитного потока, означающего сохранение перегрузочной способности электромотора, следует одновременно с преобразованием частоты корректировать и уровень питающего напряжения. Если сохраняется выражение, вычисленное по формуле:

то это означает, что критический момент не изменен. А механические характеристики соответствуют рисунку ниже, если вы не понимаете, что значат эти характеристики, то в этом случае регулировка происходит без потери мощности и момента.

• плавное регулирование;
• изменение скорости вращения ротора в большую и меньшую сторону;
• жесткие механические характеристики;
• экономичность.

Недостаток один — необходимость в частотном преобразователе, т.е. увеличение стоимости механизма. К слову, на современном рынке представлены модели с однофазным и трёхфазным входом, стоимость которых при мощности 2-3 кВт лежит в диапазоне 100-150 долларов, что не слишком дорого для полноценной регулировки привода станков в частной мастерской.

Переключение числа пар полюсов

Данный метод применяется для многоскоростных двигателей со сложной обмоткой, позволяющей изменять число пар ее полюсов. Самое широкое применение получили двухскоростные, трехскоростные и четырехскоростные АД. Принцип регулировки проще всего рассмотреть на основе двухскоростного АД. В такой машине обмотка каждой фазы состоит из двух полуобмоток. Скорость вращения изменяется при подключении их последовательно или параллельно.

В четырехскоростном электродвигателе обмотка выполнена в виде двух независимых друг от друга частей. При изменении числа пар полюсов первой обмотки производится изменение скорости работы электромотора с 3000 до 1500 оборотов в минуту. При помощи второй обмотки производится регулировка вращения 1000 и 500 оборотов в минуту.

При изменении числа пар полюсов происходит и изменение критического момента. Для его сохранения неизменным, требуется одновременно с изменением числа пар полюсов регулировать и питающее напряжение, например, переключением схемы звезда-треугольник и их вариациями.

Достоинства данного метода:

• жесткие механические характеристики двигателя;
• высокий КПД.

• ступенчатая регулировка;
• большой вес и габаритные размеры;
• высокая стоимость электромотора.

Что представляет собой V-образный двигатель?

С увеличением числа цилиндров в двигателе рядные конструкции стали менее удобными, а потому им на смену пришла V-образная компоновочная схема. Она предполагает установку цилиндров с поршнями попарно, друг напротив друга и под углом. Последний получил наименование угол развала и может варьироваться от 10° до 120° между осями. Количество цилиндров в таких агрегатах от шести до двенадцати, но это всегда четное число. Многие автопроизводители благодаря V-образной компоновочной схеме получили возможность экспериментировать с количеством цилиндров, увеличивая их число до двадцати четырех, но в серийном производстве таких автомобилей пока нет.

В зависимости от величины угла развала достигаются определенные характеристики двигателя. Так, например небольшой угол позволяет объединить в моторе достоинства и рядных, и V-образных моторов.

V-образный двигатель

Среди плюсов V-образных моторов можно отметить:

• компактность конструкции;
• более длительный срок эксплуатации двигателя;
• эффективная и динамичная работа на различных оборотах.

В числе недостатков:

• конструкция такого агрегата более сложна, поскольку имеет две головки блока цилиндров;
• высокая стоимость изготовления;
• большие вибрации при работе;
• сложности с балансировкой.

Разборка регулятора.

На стенде вывертывают указатель масла, сливают, отвернув колпачок со штуцера, отвернув винты, снимают кронштейн 11 (рис. 122) золотника автоматического выключения; снимают блок-магнит 10 и корпус золотника автоматического выключения 8 с прокладками 5 и 7, отвернув два винта 22, снимают колпак 16 с прокладкой 12. Отсоединяют рычаг 17 от штока 14 силового сервомотора и масляные трубки от корпуса сервомотора управления нагрузкой. Снимают этот корпус с реостатом со шпилек верхнего корпуса 32, отвернув четыре болта 18, снимают верхний корпус 32 с прокладкой 33 и все режимную пружину 19. Отвернув гайки 3, снимают корпус силового сервомотора 4 с прокладкой 2. Далее отвернув гайки 1, снимают со шпилек нижний корпус 40 с приводом и прокладкой 39. Потом, отвернув винты с потайной головкой, вынимают золотниковую часть из корпуса, шайбы между верхним корпусом 32 и корпусом регулятора 34. Эти шайбы, а также прокладки сохраняют для последующей сборки.
Перед выемкой золотниковой части проверяют шупом радиальный зазор между зубьями шестерен и корпусом регулятора (0,03—0,14 мм), а также между зубьями (0,04—0,35 мм) масляного насоса. Делают метку взаимного расположения шестерен, если она отсутствует.

Верхний корпус разбирают для определения состояния деталей. Износ рабочих трущихся поверхностей рычажной системы допускают не более 0,3 мм. Электромагниты 23 вывертывают из плиты 25, предварительно ослабив стопорные винты. Электромагниты снимают вместе с колодкой штепсельного разъема 24 и угольником. При заедании сердечника очищают внутренний канал катушки и сердечник от грязи. При подаче напряжения на клеммы катушки сердечник должен перемещаться без заедания.
Пластинчатые пружины при изломе и потере упругости заменяют. Пластины изготовляют из ленты 1П 0,3X12, сталь 65Г (ГОСТ 1050—60).

Рис. 122. Регулятор объединенный:
1, 3, 31— гайки; 2, 5, 7, 12, 33, 35 — прокладки; 4 — корпус силового сервомотора; 6— золотник автоматического выключения; 8— корпус золотника автоматического выключения; 5 — выключатель; 10 — блок-магнит; 11 — кронштейн; 13 — золотник управления нагрузкой; 14 — шток силового сервомотора; 15 — плунжер; 16 — колпак; 17 — рычаг; 18 — болт; 19 — всережимная пружина; 20 — поршень сервомотора управления; 21 — корпус сервомотора управления; 22, 38 — винты; 23— электромагнит: 24 — колодка штепсельного разъема; 25 — плита; 26 — золотник; 27 — плунжер управления оборотами;   28— груз; 29— шестерня;           30 — регулировочные шайбы; 32 — верхний корпус;
34 — корпус регулятора; 35 — плунжер; 36 — золотник; 37 — компенсирующий элемент; 40 — нижний корпус; 41— ведущая шестерня масляного насоса; 42— втулка; размеры в рамках при выпуске из М5

Поршень сервомотора управления 20 со штоком заменяют при наличии трещин. При увеличении зазора между поршнем 20 и корпусом, а также штоком и втулкой (там, где она имеется) свыше 0,06 мм размеры у поршня и штока восстанавливают хромированием. На восстановленных поверхностях должны быть выполнены кольцевые канавки. Корпус сервомотора управления 21 заменяют при наличии трещин любого расположения или отколов у приливов для крепления откидного болта.
Ослабшую бронзовую втулку заменяют новой, запрессовываемой с натягом 0,021—0,075 мм. Дефекты в виде мелких рисок и натиров у корпуса устраняют притиркой с помощью приспособления ПР 1942. В этом случае поршень заменяют новым, изготовленным с увеличенным диаметром, обеспечивающим зазор между поршнем и корпусом 0,01—0,05 мм (чертежный размер 0,01— 0,03 мм). Аналогичные условия для плунжера 75 и золотника управления нагрузкой 13, а также золотника 26 и плунжера 27 управления оборотами. Притирку производят с помощью приспособления ПР 1945 и ПР 1946. Чистота поверхности должна быть не ниже 10.
При сборке верхнего корпуса размер А между опорной поверхностью штоков электромагнитов и привалочной поверхностью верхнего корпуса 32 должен быть 25,5—0,1 мм и замеряться при положении сердечников электромагнитов на нижнем упоре.
Рис. 123. Притир для отверстий в корпусе сервомотора регулятора дизелей типа Д100 и Д50 (ПР756):
1 — притир; 2 — оправка

Система зажигания

Наиболее частой причиной нестабильной работы генератора является образование задымленности и нагара, которые затрудняют запуск, и увеличивают расход горючего. Настройка системы в данном случае включает проверку катушки зажигания, свечи и проверки системы.

Проверьте свечу, которая должна быть чистой и правильно установленной. Если элемент прослужил слишком долго, искра может быть недостаточной мощности и ее лучше заменить на новую.

Внимательно нужно отнестись к установке свечи, так как слабая затяжка может поспособствовать возникновению слабой компрессии в двигателе.

Типы регулировки

Существует довольно много вариантов регулировки оборотов. Вот основные из них:

• Блок питания с регулировкой выходного напряжения.
• Заводские устройства регулировки, которые идут изначально с электромотором.
• Регуляторы на кнопочном управлении и стандартные регуляторы, которые просто ограничивают напряжение.

Эти типы регулировки плохи тем, что с уменьшением или увеличением напряжения падает и мощность. В некоторых электроинструментах это допустимо, но, как показывает практика, в большинстве случаев это является неприемлемым из-за сильного падения мощности и, соответственно, КПД.

Наиболее приемлемым вариантом будет регулятор на основе симистора или тиристора. Мало того что такой регулятор не уменьшает мощность при уменьшении напряжения, он еще и позволяет осуществлять более плавный пуск и регулировку оборотов. К тому же такую схему можно сделать своими руками. Ниже изображен регулятор оборотов с поддержанием мощности. Схема собрана на базе симистора BTA 41 800 В.

Все номиналы электроэлементов обозначены на схеме. Это схема после сборки, работает довольно стабильно и обеспечивает плавную регулировку коллекторного двигателя. При уменьшении выходного напряжения мощность не уменьшается, что является весомым плюсом.

При желании можно собрать регулятор оборотов коллекторного двигателя 220 В своими руками. Эта схема собрана на базе симистора ВТА26−600, который предварительно необходимо установить на радиатор, так как при нагрузке этот элемент довольно сильно греется.

Схема выглядит следующим образом.

Она успешно справится с регулировкой таких электроинструментов, как дрель, болгарка, циркулярка, лобзик. При желании можно использовать схему в качестве регулятора мощности ТЭН-ов, обогревателей и в качестве диммера. К минусам можно отнести невозможность регулировки мощности приборов, которые питаются от постоянного тока.

https://youtube.com/watch?v=vVeR4jVfTIg

Критерии выбора и соимость

Для того, чтобы правильно выбрать наиболее подходящий тип регулятора, нужно хорошо представлять себе, какие есть разновидности таких устройств:

1. Различные типы управления. Может быть векторная или скалярная система управления. Первые применяются чаще, а вторые считаются более надёжными.
2. Мощность регулятора должна соответствовать максимально возможной мощности мотора.
3. По напряжению удобно выбирать устройство, имеющее наиболее универсальные свойства.
4. Характеристики по частоте. Регулятор, который вам подходит, должен соответствовать наиболее высокой частоте, которую использует мотор.
5. 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:

1. Регулятор оборотов KA-18 ESC, предназначенный для моделей масштаба 1:10. Стоит 6890 рублей.
2. Регулятор оборотов MEGA коллекторный (влагозащищенный). Стоит 3605 рублей.
3. Регулятор оборотов для моделей LaTrax 1:18. Его цена 5690 рублей.