Регулятори обертів електродвигуна

Пристрої для зміни швидкості обертання електродвигунів.

Категорія "Регулятори обертів електродвигуна" (також відомі як регулятори швидкості, ШІМ-контролери, частотні перетворювачі) пропонує широкий спектр пристроїв, призначених для точного та плавного управління швидкістю обертання електродвигунів. Ці пристрої є ключовим елементом у багатьох сучасних системах автоматизації, промисловому обладнанні, а також у побутовій техніці, де потрібна гнучкість у керуванні рухом, оптимізація енергоспоживання та підвищення ефективності роботи.

Умовно всі електричні двигуни можна розділити на  двигуни постійного струму , які діляться на колекторні і без-колекторні двигуни. За типом збудження колекторні двигуни можна розділити на двигуни з незалежним збудженням електромагнітів і постійних магнітів і двигуни з самозбудженням.  Двигуни змінного струму які бувають синхронні та асинхронні. Існують синхронні двигуни з кутовим дискретним переміщенням ротора або крокові двигуни.  Двигуни змінного струму поділяються на однофазні, двофазні - у тому числі конденсаторні, трифазні, багатофазні. Універсальні колекторні електродвигуни, які можуть працювати і на постійному, і на змінному струмі. Всі вони вимагають різні регулятори оборотів, що відрізняються потужністю і принципом роботи. У побутових приладах та електроінструментах часто використовується колекторний двигун.
Для них існують регулятори оборотів з підтримкою потужності виконані із застосуванням контролера та керуванням двигуном через симістор. Такі пристрої набули великого поширення, так як з'явилася велика кількість колекторних двигунів від пральних машин з таходатчиком або датчиком холу, що дозволяє застосовувати їх для виготовлення свердлильних, фрезерних та гравірувальних верстатів, автоматики відкриття-закриття воріт, для витяжки повітря та безлічі інших цілей. Для регулювання обертів асинхронного двигуна використовуються частотні перетворювачі. Ці перетворювачі дозволяють змінювати форму та частоту сигналу. Як правило, вони зібрані на базі потужних транзисторів та імпульсних модуляторів. 

Чому важливо регулювати оберти електродвигуна?

Регулювання обертів дозволяє:

• Оптимізувати технологічні процеси: Точне налаштування швидкості конвеєрів, насосів, вентиляторів, верстатів для досягнення найкращого результату.
• Економити електроенергію: Особливо актуально для насосів, вентиляторів, компресорів, де зниження швидкості навіть на 20% може дати до 50% економії енергії.
• Зменшити пускові струми: Забезпечує плавний пуск двигуна, знижуючи навантаження на мережу та механічні частини обладнання.
• Підвищити ресурс обладнання: Зменшення ударних навантажень та вібрацій продовжує термін служби двигуна та механізмів.
• Покращити якість продукції: Більш точний контроль швидкості дозволяє виробляти продукцію з більшою стабільністю та якістю.
• Зменшити рівень шуму: Зниження швидкості обертання вентиляторів або насосів може суттєво зменшити шум.

Основні типи регуляторів обертів:

1. ШІМ-контролери (PWM-контролери) для двигунів постійного струму (DC):

   • Принцип дії: Змінюють середнє значення напруги, що подається на двигун, шляхом швидкого ввімкнення та вимкнення живлення (широтно-імпульсна модуляція).
   • Застосування: Для колекторних та безколекторних (BLDC) двигунів постійного струму. Використовуються в електротранспорті (самокати, велосипеди), вентиляторах, насосах, іграшках, невеликих верстатах.
   • Переваги: Компактність, відносна простота схеми, високий ККД.

2. Частотні перетворювачі (інвертори) для двигунів змінного струму (AC):

   • Принцип дії: Змінюють частоту та напругу змінного струму, що подається на двигун, таким чином керуючи його швидкістю та крутним моментом.
   • Застосування: Для асинхронних двигунів (однофазних та трифазних). Широко використовуються в промисловості: конвеєри, насоси, вентилятори, компресори, верстати, крани тощо.
   • Переваги: Висока точність керування, значна економія електроенергії, плавний пуск/зупинка, захист двигуна.

3. Регулятори для колекторних AC двигунів (симісторні/тиристорні):

   • Принцип дії: Регулюють середнє значення напруги, що подається на двигун, шляхом зміни моменту відкриття симістора/тиристора.
   • Застосування: Для побутових електроінструментів (дрилі, болгарки), пилососів, міксерів – там, де використовуються колекторні двигуни змінного струму.
   • Переваги: Простота, низька вартість.
   • Недоліки: Можуть створювати перешкоди, менш точне керування, ніж частотні перетворювачі.

Ключові параметри вибору регулятора:

• Тип двигуна: DC (постійний струм) або AC (змінний струм, однофазний/трифазний).
• Потужність двигуна: Регулятор повинен відповідати або перевищувати потужність двигуна.
• Напруга живлення: 12V, 24V, 48V (для DC); 220V, 380V (для AC).
• Діапазон регулювання швидкості: Мінімальні та максимальні оберти.
• Додаткові функції: Реверс, захист від перевантаження, захист від короткого замикання, підтримка постійного моменту, можливість зовнішнього керування (потенціометр, 0-10V, 4-20mA, Modbus).
• Тип корпусу/монтажу: Для панелі, для DIN-рейки, вбудований.

Сфери застосування регуляторів обертів електродвигуна:

• Промисловість: Вентиляційні та насосні системи, конвеєри, виробничі лінії, верстати (токарні, фрезерні), крани, екструдери, пакувальне обладнання.
• Сільське господарство: Системи поливу, подачі кормів, вентиляція у тваринницьких комплексах.
• ЖКГ та будівництво: Системи опалення, водопостачання, вентиляції, підйомні механізми.
• Побутова техніка: Вентилятори, кухонні комбайни, електроінструмент.
• Електротранспорт: Електровелосипеди, електросамокати, квадроцикли.
• DIY-проекти та хобі: Верстати для деревообробки, гончарні круги, моделі.