Виды, применение и устройство регулятора оборотов коллекторного двигателя

Устройство коллекторных двигателей имеет свои особенности, в частности это относится к такому узлу, как регулятор оборотов коллекторного электродвигателя. Существуют разные системы управления, которые мы рассмотрим ниже.

Варианты систем управления на заводских моделях движков

Реостатные регуляторы оборотов представляют собой систему, состоящую из реостата и сервопривода. С их помощью пассивная нагрузка включается последовательно, а сервопривод механически регулирует сопротивление. После подключения нагрузки излишки электроэнергии преобразуются в тепло. Это самый дешевый и простой вид регулятора, устанавливающийся на маломощных моделях.

К его недостаткам можно отнести:

• Неоправданные тепловые потери, ведущие к снижению ресурса аккумуляторной батареи.
• Часто возникающие потери на движущихся контактах реостата.
• Перегрев конструкции, во избежание которого требуется принудительный отвод тепла.
• Быстрый износ двигателя.

Поэтому реостатные регуляторы чаще используются в «любительских» устройствах (моделях, самодельных станках и т.д.).

Полупроводниковые регуляторы оборотов применяются чаще, так как энергия аккумуляторов используется более экономно. Импульсный характер подачи питания на двигатель позволяет управлять частотой вращения за счет изменения длительности импульсов. На рынке представлены самые разнообразные виды полупроводниковых регуляторов, включая модели с расширенным функционалом (вентилятором и другими приспособлениями).

Также регулировать обороты можно с помощью:

• заводских плат от бытовой техники (пылесосов, миксеров и т.п.);
• ЛАТРов;
• кнопок от электроинструментов;
• бытовых регуляторов освещения.

Однако при их применении могут возникать некоторые неудобства. Снижение оборотов двигателя ведет к резкому падению выдаваемой им мощности, поскольку напряжение питания понижается. Это не сказывается на работе маломощных насосов, вентиляторов и другой подобной техники, но для самодельных станков такая схема не годится.

Тахогенератор является более надежным устройством, так как он не позволяет двигателю терять мощность, даже если частота вращения ротора значительно снижается. Обычно тахогенератор устанавливается на заводских моделях моторов. Его задача – сообщение количества оборотов якоря и передача их на плату управления, которая, в свою очередь, устанавливает количество оборотов на необходимом уровне. Существует много схем регулирования оборотов с помощью тахогенератора.

Малогабаритные коллекторные двигатели различаются по размеру, числу максимальных оборотов, показателю энергопотребления, весу и другим характеристикам, что отражается на подборе системы управления. От типа исполнительного устройства, на котором будет использоваться движок, зависит количество функций, выполняемых регулятором оборотов, и их комбинация.

Дополнительные возможности регуляторов оборотов коллекторных электродвигателей

Часто технические условия эксплуатации мотора требуют наличия у регулятора оборотов дополнительных функций, например:

• Реверс. Если транспортное средство должно иметь задний ход, на двигатель устанавливается регулятор с возможностью переполюсовки. Режим реверса на полных оборотах необходим крайне редко, поэтому обычно мотор работает не на полную мощность.
• Опторазвязка. Эта функция нужна регуляторам, рассчитанным на повышение напряжения. Например, в радиоприемниках питание и силовые цепи разъединяются с помощью гальванической развязки. Таким образом обеспечивается защита чувствительной радиоаппаратуры от импульсных наводок из силовых цепей электродвигателя и регулятора и повышается показатель стабильности ее работы.
• Тормоз. Многие механизмы должны не только быстро набирать обороты, но и моментально останавливаться. Торможение бывает «жестким» и «мягким». В первом случае регулятор закорачивает обмотку двигателя единовременно, во втором – в импульсном режиме, благодаря чему обороты снижаются плавно.
• ВЕС-система. Она подходит для механизмов с низковольтным питанием. Будучи встроенной в цепь вторичного питания, система обеспечивает подачу энергии на сервопривод и платы радиоуправления с одной батареи, и необходимость установки добавочной батареи отпадает.

Виды коллекторных электродвигателей

Выбор устройства регулятора оборотов коллекторного двигателя зависит от модели мотора, ваших финансовых возможностей, типа исполнительного механизма и других нюансов. Сейчас промышленность выпускает коллекторные двигатели постоянного и переменного тока со следующими принципами возбуждения:

• параллельным;
• последовательным;
• смешанным.

При этом движки переменного тока бывают только с последовательным или параллельным возбуждением. Они работают следующим образом:

• Электромагнитное поле возникает вследствие прохождения электрического тока через коммутированные обмотки ротора и статора.
• Это поле приводит ротор в движение.
• Передача тока на обмотки ротора осуществляется с помощью щеток, изготовленных из графита либо из смеси меди и графита.

Реверсирование двигателя достигается путем изменения направления течения тока в роторе или статоре (во избежание перемагничивания сердечников направление обычно изменяется в роторе). Если изменить направление тока в обеих катушках, направление вращения мотора остается прежним.

Одной из причин популярности движков переменного тока является их способность работать и от переменного, и от постоянного тока. К тому же они отличаются простотой управления и изготовления.

Устройства этого типа устанавливаются на электроинструментах, бытовых приборах, легкомоторных моделях и транспортных средствах с малогабаритными двигателями. Такой недостаток, как ограниченный заряд аккумулятора, компенсируется малым потреблением электроэнергии, многофункциональностью и небольшими габаритами.