•   กล่องเกียร์
• เครื่องยนต์
• เครื่องยนต์ 
• ของเหลว
• กล่องเกียร์ 

ตัวควบคุมความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้า: หลักการทำงาน คำอธิบายของตัวควบคุมความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้าที่ไม่มีการสูญเสียพลังงาน แผนภาพตัวควบคุมความเร็วมอเตอร์ Triac

มอเตอร์ไฟฟ้าจำเป็นต่อการเร่งความเร็วและการเบรกอย่างราบรื่น อุปกรณ์ดังกล่าวมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา ความเร็วในการหมุนของพัดลมก็เปลี่ยนไป มอเตอร์ 12 โวลต์ใช้ในระบบควบคุมและรถยนต์ ทุกคนเคยเห็นสวิตช์ที่เปลี่ยนความเร็วการหมุนของพัดลมเตาในรถยนต์ นี่คือหนึ่งในหน่วยงานกำกับดูแลประเภทหนึ่ง มันไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ทำงานได้อย่างราบรื่น ความเร็วในการหมุนเปลี่ยนแปลงเป็นขั้นตอน

การใช้ตัวแปลงความถี่

ตัวแปลงความถี่ใช้เป็นตัวควบคุมความเร็วและ 380V เหล่านี้เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไฮเทคที่ช่วยให้คุณเปลี่ยนลักษณะของกระแสได้อย่างรุนแรง (รูปร่างและความถี่ของสัญญาณ) ขึ้นอยู่กับทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ที่ทรงพลังและโมดูเลเตอร์ความกว้างพัลส์ การทำงานของอุปกรณ์ทั้งหมดถูกควบคุมโดยหน่วยไมโครคอนโทรลเลอร์ ความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ของเครื่องยนต์เปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่น

ดังนั้นจึงถูกใช้ในกลไกที่โหลด ยิ่งเร่งความเร็วช้าลง ภาระของสายพานลำเลียงหรือกระปุกเกียร์ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ความถี่ทั้งหมดมีการป้องกันหลายระดับ - สำหรับกระแส โหลด แรงดันไฟฟ้า และอื่นๆ ตัวแปลงความถี่บางรุ่นใช้พลังงานจากเฟสเดียวและเปลี่ยนเป็นสามเฟส สิ่งนี้ทำให้คุณสามารถเชื่อมต่อมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสที่บ้านได้โดยไม่ต้องใช้วงจรที่ซับซ้อน และจะไม่สูญเสียพลังงานเมื่อทำงานกับอุปกรณ์ดังกล่าว

หน่วยงานกำกับดูแลใช้เพื่อวัตถุประสงค์อะไร?

ในกรณีของมอเตอร์แบบอะซิงโครนัส จำเป็นต้องมีตัวควบคุมความเร็วสำหรับ:

1. การประหยัดพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ- ท้ายที่สุดไม่ใช่ทุกกลไกที่ต้องใช้ความเร็วในการหมุนของมอเตอร์สูง - บางครั้งสามารถลดลงได้ 20-30% และจะช่วยลดต้นทุนด้านพลังงานลงครึ่งหนึ่ง
2. การป้องกันกลไกและวงจรอิเล็กทรอนิกส์- เมื่อใช้ตัวแปลงความถี่ คุณสามารถควบคุมอุณหภูมิ ความดัน และพารามิเตอร์อื่นๆ ได้มากมาย หากเครื่องยนต์ทำงานเป็นตัวขับเคลื่อนของปั๊ม จะต้องติดตั้งเซ็นเซอร์ความดันในภาชนะที่จะสูบอากาศหรือของเหลวเข้าไป และเมื่อถึงค่าสูงสุด มอเตอร์ก็จะดับลงทันที
3. ดำเนินการเริ่มต้นอย่างนุ่มนวล- ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติม - ทุกสิ่งสามารถทำได้โดยการเปลี่ยนการตั้งค่าของตัวแปลงความถี่
4. ลดต้นทุนการบำรุงรักษา- ด้วยความช่วยเหลือของตัวควบคุมความเร็วสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้า 220V ความเสี่ยงของความล้มเหลวของไดรฟ์และกลไกแต่ละตัวจะลดลง

วงจรที่ใช้สร้างตัวแปลงความถี่นั้นแพร่หลายในเครื่องใช้ในครัวเรือนจำนวนมาก สิ่งที่คล้ายกันสามารถพบได้ในเครื่องสำรองไฟ เครื่องเชื่อม เครื่องปรับแรงดันไฟฟ้า อุปกรณ์จ่ายไฟสำหรับคอมพิวเตอร์ แล็ปท็อป ที่ชาร์จโทรศัพท์ ชุดจุดระเบิดสำหรับไฟแบ็คไลท์ของทีวี LCD และจอภาพสมัยใหม่

ตัวควบคุมแบบหมุนทำงานอย่างไร

คุณสามารถสร้างตัวควบคุมความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้าได้ด้วยมือของคุณเอง แต่ในการทำเช่นนี้คุณจะต้องศึกษาด้านเทคนิคทั้งหมด โครงสร้างสามารถแยกแยะองค์ประกอบหลักได้หลายประการ ได้แก่ :

1. มอเตอร์ไฟฟ้า.
2. ระบบควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์และหน่วยแปลง
3. ไดรฟ์และกลไกที่เกี่ยวข้อง

ในช่วงเริ่มต้นของการทำงาน หลังจากจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปที่ขดลวด โรเตอร์ของมอเตอร์จะหมุนด้วยกำลังสูงสุด คุณลักษณะนี้เองที่ทำให้เครื่องอะซิงโครนัสแตกต่างจากเครื่องอื่นๆ ในการนี้จะมีการเพิ่มภาระจากกลไกที่ขับเคลื่อนด้วย เป็นผลให้ในระยะเริ่มแรกการใช้พลังงานและกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็นระดับสูงสุด

เกิดความร้อนจำนวนมาก ทั้งขดลวดและสายไฟมีความร้อนมากเกินไป การใช้ตัวแปลงความถี่จะช่วยกำจัดสิ่งนี้ได้ หากคุณตั้งค่าการสตาร์ทแบบนุ่มนวลเครื่องยนต์จะไม่เร่งความเร็วสูงสุด (ซึ่งควบคุมโดยอุปกรณ์และอาจไม่ใช่ 1,500 รอบต่อนาที แต่เพียง 1,000 รอบต่อนาที) ไม่ใช่ในทันที แต่ภายใน 10 วินาที (เพิ่มขึ้น 100-150 รอบต่อนาทีทุกวินาที ). ในขณะเดียวกันภาระของกลไกและสายไฟทั้งหมดจะลดลงอย่างมาก

ตัวควบคุมแบบโฮมเมด

คุณสามารถสร้างตัวควบคุมความเร็วสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้า 12V ของคุณเองได้ ซึ่งจะต้องใช้สวิตช์หลายตำแหน่งและตัวต้านทานแบบลวดพัน ด้วยความช่วยเหลือของอย่างหลังแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย (และความเร็วในการหมุนด้วย) จะเปลี่ยนไป ระบบที่คล้ายกันสามารถใช้กับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสได้ แต่จะมีประสิทธิภาพน้อยกว่า เมื่อหลายปีก่อน ตัวควบคุมเชิงกลถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยอาศัยระบบขับเคลื่อนเกียร์หรือตัวแปรผัน แต่พวกเขาก็ไม่ค่อยน่าเชื่อถือ เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ทำงานได้ดีขึ้นมาก ท้ายที่สุดแล้วมันไม่ใหญ่มากและให้คุณปรับแต่งไดรฟ์ได้อย่างละเอียด

ในการสร้างตัวควบคุมการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้า คุณจะต้องมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายตัว ซึ่งสามารถหาซื้อได้ในร้านค้าหรือถอดออกจากอุปกรณ์อินเวอร์เตอร์เก่าก็ได้ Triac VT138-600 แสดงผลลัพธ์ที่ดีในวงจรของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดังกล่าว ในการปรับค่า คุณจะต้องรวมตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ไว้ในวงจรด้วย ด้วยความช่วยเหลือของมัน แอมพลิจูดของสัญญาณที่เข้าสู่การเปลี่ยนแปลงของไทรแอก

การนำระบบการจัดการไปใช้

ในการปรับปรุงพารามิเตอร์ของอุปกรณ์ที่ง่ายที่สุด คุณจะต้องรวมการควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์ไว้ในวงจรควบคุมความเร็วของมอเตอร์ไฟฟ้า ในการทำเช่นนี้คุณต้องเลือกโปรเซสเซอร์ที่มีอินพุตและเอาต์พุตที่เหมาะสม - สำหรับเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ ปุ่ม กุญแจอิเล็กทรอนิกส์ สำหรับการทดลองคุณสามารถใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ AtMega128 ซึ่งเป็นที่นิยมและใช้งานง่ายที่สุด คุณสามารถค้นหาโครงร่างได้มากมายโดยใช้คอนโทรลเลอร์นี้ในโดเมนสาธารณะ การค้นหาด้วยตนเองและนำไปใช้ในทางปฏิบัติไม่ใช่เรื่องยาก เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้องคุณจะต้องเขียนอัลกอริทึมลงไป - ตอบสนองต่อการกระทำบางอย่าง เช่น เมื่ออุณหภูมิสูงถึง 60 องศา (วัดจากหม้อน้ำของอุปกรณ์) ก็ควรปิดเครื่อง

ในที่สุด

หากคุณตัดสินใจที่จะไม่สร้างอุปกรณ์ด้วยตัวเอง แต่ต้องซื้ออุปกรณ์สำเร็จรูปให้ใส่ใจกับพารามิเตอร์หลักเช่นกำลังไฟประเภทของระบบควบคุมแรงดันไฟฟ้าในการทำงานความถี่ ขอแนะนำให้คำนวณลักษณะของกลไกที่วางแผนจะใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ และอย่าลืมเปรียบเทียบกับพารามิเตอร์ของตัวแปลงความถี่ด้วย

เชื่อมต่อระหว่างแหล่งจ่ายไฟและโหลด สามารถจ่ายไฟจากแบตเตอรี่หรืออะแดปเตอร์ AC/DC ที่มีโหลดที่เหมาะสม

โหลดอาจเป็นมอเตอร์กระแสตรงหรือหลอดไส้ก็ได้ ด้วยการทำงานแบบพัลซิ่ง (PWM) วงจรจึงทำงานได้แทบไม่มีการสูญเสียพลังงาน ทรานซิสเตอร์ควบคุมไม่ต้องใช้ฮีทซิงค์

วงจรควบคุมเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการปรับความเร็วของสว่านสำหรับเจาะแผงวงจร ที่ความเร็วต่ำช่วยให้มั่นใจได้ว่าสว่านจะทำงานด้วยแรงบิดที่ค่อนข้างสูง

คำอธิบายของตัวควบคุมความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้า

องค์ประกอบลอจิก DD1.1, DD1.2 ใช้ในรูปแบบของเครื่องกำเนิด PWM แบบคลาสสิก ตัวต้านทาน R1 ทำหน้าที่ป้องกันเท่านั้น ความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถูกกำหนดโดยความจุ C2 หรือ C3 และความต้านทานของโพเทนชิออมิเตอร์ PR1 พร้อมกับ R2, R3 องค์ประกอบลอจิกที่เชื่อมต่อแบบขนาน DD1.3, DD1.4 ควบคุมทรานซิสเตอร์ MOSFET (VT1)

เมื่อใช้ทรานซิสเตอร์ MOSFET ในวงจร ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวต้านทาน R4 และติดตั้งจัมเปอร์แทน ตัวต้านทาน (R4) นี้มีให้เฉพาะเมื่อมีการติดตั้งทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันที่มีโครงสร้าง n-p-n เช่น BD649 แทน MOSFET จากนั้น เพื่อจำกัดกระแสเบส ตัวต้านทาน R4 ควรมีค่า 1k...2.2k

PR1 ช่วยให้คุณเปลี่ยนรอบการทำงานของสัญญาณที่สร้างขึ้นภายในช่วงที่กว้างมาก จากประมาณ 1% เป็นประมาณ 99% สัญญาณจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเปิดและปิดทรานซิสเตอร์ VT1 เป็นระยะและพลังงานเฉลี่ยที่จ่ายให้กับโหลด (ขั้วต่อ Z2) ขึ้นอยู่กับรอบการทำงานของสัญญาณ ดังนั้นโพเทนชิออมิเตอร์ PR1 ช่วยให้สามารถปรับกำลังที่จ่ายให้กับโหลดได้อย่างราบรื่น

ไดโอดที่เชื่อมต่อแบบย้อนกลับ VD4 จะขาดไม่ได้เมื่อใช้โหลดแบบเหนี่ยวนำ (เช่นมอเตอร์ไฟฟ้า) หากไม่มีไดโอด VD4 ในขณะที่ปิดเครื่อง พัลส์อาจปรากฏขึ้นที่ท่อระบายน้ำของทรานซิสเตอร์ VT1 ซึ่งเกินค่าที่อนุญาตสำหรับทรานซิสเตอร์ที่กำหนดอย่างมากและอาจทำให้เสียหายได้

ด้วยการทำงานแบบพัลส์ ทำให้การสูญเสียพลังงานของทรานซิสเตอร์ VT1 มีน้อยดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้หม้อน้ำ แม้ที่กระแสหลายแอมแปร์นั่นคือกำลังโหลดสูงถึง 100 W โปรดทราบว่าอุปกรณ์ดังกล่าวเป็นตัวควบคุมกำลังไม่ใช่ตัวปรับความเร็วรอบเครื่องยนต์ดังนั้นความเร็วของเครื่องยนต์จึงขึ้นอยู่กับโหลด

ความสนใจ! วงจรจะควบคุมกำลังในโหมดการเต้นเป็นจังหวะ โดยใช้ทางคดเคี้ยวกับโหลด พัลส์ดังกล่าวอาจเป็นแหล่งกำเนิดของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อลดการรบกวน ควรใช้การเชื่อมต่อสั้นๆ ระหว่างยูนิตกับโหลด

สายเชื่อมต่อควรมีลักษณะเป็นสายคู่ตีเกลียว (สายธรรมดา 2 เส้นบิดเข้าหากัน) ขอแนะนำให้เชื่อมต่อตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า (ชุดตัวเก็บประจุ) เพิ่มเติมที่มีความจุ 1,000 ... 10,000 ไมครอนเข้ากับขั้วต่อสายไฟ Z1

วงจรมีตัวเก็บประจุ C3 เพิ่มเติมซึ่งเชื่อมต่อโดยใช้จัมเปอร์ J1 การเปิดตัวเก็บประจุนี้จะทำให้ความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าลดลงจาก 700Hz เป็นประมาณ 25Hz สิ่งนี้มีประโยชน์ในแง่ของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้น

แม้ว่าในบางกรณีการลดความถี่อาจเป็นเรื่องที่ยอมรับไม่ได้ เช่น อาจทำให้หลอดไฟกะพริบอย่างเห็นได้ชัด จากนั้นคุณจะต้องเลือกความจุ C3 ที่เหมาะสมที่สุดโดยอิสระ

คุณสามารถปรับความเร็วในการหมุนของเพลาของมอเตอร์สับเปลี่ยนพลังงานต่ำได้โดยการเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับวงจรจ่ายไฟ แต่ตัวเลือกนี้สร้างประสิทธิภาพที่ต่ำมากและนอกจากนี้ไม่มีความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนความเร็วในการหมุนอย่างราบรื่น

สิ่งสำคัญคือบางครั้งวิธีการนี้นำไปสู่การหยุดมอเตอร์ไฟฟ้าโดยสมบูรณ์ที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ ตัวควบคุมความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้า วงจรไฟฟ้ากระแสตรงที่อธิบายในบทความนี้ไม่มีข้อเสียเหล่านี้ วงจรเหล่านี้สามารถใช้เพื่อเปลี่ยนความสว่างของหลอดไส้ 12 โวลต์ได้สำเร็จ

คำอธิบายของวงจรควบคุมความเร็วมอเตอร์ไฟฟ้า 4 วงจร

โครงการแรก

ความเร็วในการหมุนจะเปลี่ยนไปตามตัวต้านทานผันแปร R5 ซึ่งเปลี่ยนระยะเวลาของพัลส์ เนื่องจากแอมพลิจูดของพัลส์ PWM นั้นคงที่และเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์ไฟฟ้า จึงไม่เคยหยุดนิ่งแม้ที่ความเร็วการหมุนต่ำมาก

โครงการที่สอง

มันคล้ายกับอันก่อนหน้า แต่ใช้แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ DA1 (K140UD7) เป็นออสซิลเลเตอร์หลัก

ออปแอมป์นี้ทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าที่สร้างพัลส์รูปสามเหลี่ยมและมีความถี่ 500 เฮิรตซ์ ตัวต้านทานแบบแปรผัน R7 ตั้งค่าความเร็วในการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้า

โครงการที่สาม

มันมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว มันถูกสร้างขึ้นบนนั้น ออสซิลเลเตอร์หลักทำงานที่ความถี่ 500 Hz ความกว้างของพัลส์และความเร็วของเครื่องยนต์สามารถเปลี่ยนจาก 2% เป็น 98%

จุดอ่อนในรูปแบบข้างต้นทั้งหมดคือไม่มีองค์ประกอบสำหรับรักษาความเร็วการหมุนให้คงที่เมื่อโหลดบนเพลามอเตอร์กระแสตรงเพิ่มขึ้นหรือลดลง คุณสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้โดยใช้แผนภาพต่อไปนี้:

เช่นเดียวกับตัวควบคุมที่คล้ายกันส่วนใหญ่ วงจรของตัวควบคุมนี้มีเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าหลักที่สร้างพัลส์สามเหลี่ยมที่มีความถี่ 2 kHz ความจำเพาะทั้งหมดของวงจรคือการมีข้อเสนอแนะเชิงบวก (POS) ผ่านองค์ประกอบ R12, R11, VD1, C2, DA1.4 ซึ่งจะทำให้ความเร็วในการหมุนของเพลามอเตอร์ไฟฟ้าคงที่เมื่อโหลดเพิ่มขึ้นหรือลดลง

เมื่อตั้งค่าวงจรด้วยมอเตอร์เฉพาะ ความต้านทาน R12 ให้เลือกความลึกของ PIC ที่ไม่เกิดการแกว่งตัวของความเร็วในการหมุนเองเมื่อโหลดเปลี่ยนแปลง

ชิ้นส่วนของตัวควบคุมการหมุนของมอเตอร์ไฟฟ้า

ในวงจรเหล่านี้สามารถใช้การเปลี่ยนส่วนประกอบวิทยุดังต่อไปนี้: ทรานซิสเตอร์ KT817B - KT815, KT805; KT117A สามารถแทนที่ด้วย KT117B-G หรือ 2N2646; เครื่องขยายเสียงปฏิบัติการ K140UD7 บน K140UD6, KR544UD1, TL071, TL081; จับเวลา NE555 - S555, KR1006VI1; ไมโครวงจร TL074 - TL064, TL084, LM324

เมื่อใช้โหลดที่ทรงพลังกว่า สามารถเปลี่ยนทรานซิสเตอร์คีย์ KT817 ด้วยทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามที่ทรงพลังได้ เช่น IRF3905 หรือที่คล้ายกัน

มอเตอร์สับเปลี่ยนมักพบได้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนและเครื่องมือไฟฟ้า เช่น เครื่องซักผ้า เครื่องบด สว่าน เครื่องดูดฝุ่น ฯลฯ ซึ่งก็ไม่น่าแปลกใจเลยเพราะมอเตอร์สับเปลี่ยนช่วยให้คุณได้รับทั้งความเร็วสูงและแรงบิดสูง (รวมถึงการสตาร์ทที่สูงด้วย แรงบิด ) - ซึ่งเป็นสิ่งที่คุณต้องการสำหรับเครื่องมือไฟฟ้าส่วนใหญ่

ในกรณีนี้ มอเตอร์สับเปลี่ยนสามารถได้รับพลังงานจากทั้งไฟฟ้ากระแสตรง (โดยเฉพาะกระแสไฟที่เรียงกระแส) และไฟฟ้ากระแสสลับจากเครือข่ายในครัวเรือน เพื่อควบคุมความเร็วโรเตอร์ของมอเตอร์สับเปลี่ยน จะใช้ตัวควบคุมความเร็วซึ่งจะกล่าวถึงในบทความนี้

ขั้นแรก เรามาจำการออกแบบและหลักการทำงานของมอเตอร์สับเปลี่ยนกระแสไฟฟ้ากันก่อน มอเตอร์สับเปลี่ยนจำเป็นต้องมีชิ้นส่วนต่อไปนี้: โรเตอร์, สเตเตอร์ และชุดสวิตชิ่งสับเปลี่ยนแปรง เมื่อจ่ายไฟให้กับสเตเตอร์และโรเตอร์ สนามแม่เหล็กของพวกมันจะเริ่มโต้ตอบกัน และโรเตอร์ก็เริ่มหมุนในที่สุด

กำลังจ่ายให้กับโรเตอร์ผ่านแปรงกราไฟต์ที่ติดแน่นกับตัวสับเปลี่ยน (ไปยังแผ่นสับเปลี่ยน) หากต้องการเปลี่ยนทิศทางการหมุนของโรเตอร์ จำเป็นต้องเปลี่ยนเฟสของแรงดันไฟฟ้าบนสเตเตอร์หรือบนโรเตอร์

ขดลวดโรเตอร์และสเตเตอร์สามารถขับเคลื่อนจากแหล่งต่างๆ หรือสามารถเชื่อมต่อแบบขนานหรือแบบอนุกรมระหว่างกันได้ นี่คือความแตกต่างระหว่างมอเตอร์สับเปลี่ยนของการกระตุ้นแบบขนานและแบบอนุกรม เป็นมอเตอร์สับเปลี่ยนแบบตื่นเต้นแบบซีรีส์ที่สามารถพบได้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนส่วนใหญ่เนื่องจากการรวมดังกล่าวทำให้ได้มอเตอร์ที่ทนทานต่อการโอเวอร์โหลด

เมื่อพูดถึงตัวควบคุมความเร็ว ก่อนอื่นเราจะเน้นไปที่วงจรไทริสเตอร์ (triac) ที่ง่ายที่สุด (ดูด้านล่าง) โซลูชันนี้ใช้ในเครื่องดูดฝุ่น เครื่องซักผ้า เครื่องบด และแสดงความน่าเชื่อถือสูงเมื่อทำงานในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ (โดยเฉพาะจากเครือข่ายในครัวเรือน)

วงจรนี้ทำงานค่อนข้างง่าย: ในแต่ละช่วงเวลาของแรงดันไฟหลักจะถูกชาร์จผ่านตัวต้านทานไปยังแรงดันปลดล็อคของไดนิสเตอร์ที่เชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดควบคุมของสวิตช์หลัก (ไตรแอค) หลังจากนั้นจะเปิดและส่งกระแสไปยังโหลด (ไปยังมอเตอร์คอมมิวเตเตอร์)

ด้วยการปรับเวลาในการชาร์จของตัวเก็บประจุในวงจรควบคุมการเปิด triac กำลังเฉลี่ยที่จ่ายให้กับเครื่องยนต์จะถูกควบคุมและความเร็วจะถูกปรับตามนั้น นี่คือตัวควบคุมที่ง่ายที่สุดโดยไม่มีการตอบรับในปัจจุบัน

วงจรไตรแอคนั้นคล้ายกับวงจรปกติโดยไม่มีการตอบสนอง เพื่อให้ป้อนกลับในปัจจุบัน เช่น เพื่อรักษากำลังไฟที่ยอมรับได้และหลีกเลี่ยงการโอเวอร์โหลด จำเป็นต้องมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติม แต่ถ้าเราพิจารณาตัวเลือกจากวงจรที่เรียบง่ายและตรงไปตรงมา วงจรไตรแอกจะตามมาด้วยวงจรลิโน่

วงจรลิโน่ช่วยให้คุณควบคุมความเร็วได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่นำไปสู่การกระจายความร้อนจำนวนมาก ซึ่งต้องใช้หม้อน้ำและการกำจัดความร้อนอย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้สูญเสียพลังงานและประสิทธิภาพต่ำ

วงจรควบคุมที่ใช้วงจรควบคุมไทริสเตอร์แบบพิเศษหรืออย่างน้อยก็บนตัวจับเวลาในตัวจะมีประสิทธิภาพมากกว่า การสลับโหลด (มอเตอร์สับเปลี่ยน) กับกระแสสลับนั้นดำเนินการโดยทรานซิสเตอร์กำลัง (หรือไทริสเตอร์) ซึ่งจะเปิดและปิดหนึ่งครั้งหรือมากกว่านั้นในแต่ละช่วงเวลาของไซนัสอยด์เครือข่าย สิ่งนี้จะควบคุมกำลังเฉลี่ยที่จ่ายให้กับเครื่องยนต์

วงจรควบคุมได้รับพลังงานจากกระแสตรง 12 โวลต์จากแหล่งกำเนิดของตัวเองหรือจากเครือข่าย 220 โวลต์ผ่านวงจรดับ วงจรดังกล่าวเหมาะสำหรับการควบคุมมอเตอร์กำลังสูง

แน่นอนว่าหลักการของการควบคุมด้วยไมโครวงจร DC นั้นแน่นอน ตัวอย่างเช่น ทรานซิสเตอร์จะเปิดขึ้นด้วยความถี่ที่ระบุอย่างเคร่งครัดหลายกิโลเฮิรตซ์ แต่ระยะเวลาของสถานะเปิดจะถูกควบคุม ดังนั้นโดยการหมุนที่จับของตัวต้านทานแบบแปรผัน ความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ของมอเตอร์สับเปลี่ยนจะถูกตั้งค่า วิธีนี้สะดวกสำหรับการรักษาความเร็วต่ำของมอเตอร์สับเปลี่ยนภายใต้ภาระ

การควบคุมที่ดีกว่าคือการควบคุมกระแสตรง เมื่อ PWM ทำงานที่ความถี่ประมาณ 15 kHz การปรับความกว้างพัลส์จะควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่กระแสเท่ากันโดยประมาณ สมมติว่าโดยการปรับแรงดันไฟฟ้าคงที่ในช่วง 10 ถึง 30 โวลต์พวกมันจะได้รับความเร็วที่แตกต่างกันที่กระแสประมาณ 80 แอมแปร์เพื่อให้ได้พลังงานเฉลี่ยที่ต้องการ

หากคุณต้องการสร้างตัวควบคุมอย่างง่ายสำหรับมอเตอร์สับเปลี่ยนด้วยมือของคุณเองโดยไม่ต้องขอข้อเสนอแนะพิเศษใด ๆ คุณสามารถเลือกวงจรไทริสเตอร์ได้ สิ่งที่คุณต้องมีคือหัวแร้ง ตัวเก็บประจุ ไดนิสเตอร์ ไทริสเตอร์ ตัวต้านทานและสายไฟหนึ่งคู่

หากคุณต้องการตัวควบคุมคุณภาพสูงกว่าพร้อมความสามารถในการรักษาความเร็วที่เสถียรภายใต้โหลดไดนามิกลองดูตัวควบคุมบนวงจรขนาดเล็กพร้อมข้อเสนอแนะที่สามารถประมวลผลสัญญาณจากทาโคเจเนเรเตอร์ (เซ็นเซอร์ความเร็ว) ของมอเตอร์สับเปลี่ยนตามที่ใช้งาน ตัวอย่างเช่นในเครื่องซักผ้า

อันเดรย์ โปฟนี

ไม่ใช่สว่านหรือเครื่องบดที่ทันสมัยทุกเครื่องจะติดตั้งตัวควบคุมความเร็วจากโรงงานและส่วนใหญ่มักจะไม่มีการควบคุมความเร็วเลย อย่างไรก็ตาม ทั้งเครื่องบดและสว่านถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของมอเตอร์สับเปลี่ยน ซึ่งช่วยให้เจ้าของแต่ละคน แม้ว่าพวกเขาจะรู้วิธีจัดการกับหัวแร้ง สามารถสร้างตัวควบคุมความเร็วของตนเองจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่ ทั้งในประเทศหรือนำเข้า

ในบทความนี้เราจะดูแผนภาพและหลักการทำงานของตัวควบคุมความเร็วรอบเครื่องยนต์ที่ง่ายที่สุดสำหรับเครื่องมือไฟฟ้าและเงื่อนไขเดียวคือเครื่องยนต์จะต้องเป็นแบบสับเปลี่ยน - โดยมีลาเมลลาที่มีลักษณะเฉพาะบนโรเตอร์และแปรง (ซึ่งบางครั้งก็เกิดประกายไฟ ).

แผนภาพด้านบนประกอบด้วยชิ้นส่วนขั้นต่ำและเหมาะสำหรับเครื่องมือไฟฟ้าที่มีขนาดไม่เกิน 1.8 kW ขึ้นไป สำหรับสว่านหรือเครื่องเจียร วงจรที่คล้ายกันนี้ใช้เพื่อควบคุมความเร็วในเครื่องซักผ้าอัตโนมัติที่มีมอเตอร์สับเปลี่ยนความเร็วสูง เช่นเดียวกับในเครื่องหรี่ไฟสำหรับหลอดไส้ โดยหลักการแล้ววงจรดังกล่าวจะช่วยให้คุณสามารถควบคุมอุณหภูมิความร้อนของปลายหัวแร้งเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าตามองค์ประกอบความร้อน ฯลฯ

จะต้องมีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ต่อไปนี้:

ตัวต้านทานคงที่ R1 - 6.8 kOhm, 5 W.

ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ R2 - 2.2 kOhm, 2 W.

ตัวต้านทานคงที่ R3 - 51 โอห์ม, 0.125 วัตต์

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม C1 - 2 µF 400 V.

ตัวเก็บประจุแบบฟิล์ม C2 - 0.047 ยูเอฟ 400 โวลต์

ไดโอด VD1 และ VD2 - สำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 400 V สำหรับกระแสสูงถึง 1 A

ไทริสเตอร์ VT1 - สำหรับกระแสที่ต้องการสำหรับแรงดันย้อนกลับอย่างน้อย 400 โวลต์

วงจรนี้ใช้ไทริสเตอร์ ไทริสเตอร์เป็นส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่มีขั้วต่อ 3 ขั้ว ได้แก่ แอโนด แคโทด และอิเล็กโทรดควบคุม หลังจากที่พัลส์ขั้วบวกสั้น ๆ ถูกจ่ายให้กับอิเล็กโทรดควบคุมของไทริสเตอร์ ไทริสเตอร์จะเปลี่ยนเป็นไดโอดและเริ่มนำกระแสจนกระทั่งกระแสในวงจรนี้ถูกขัดจังหวะหรือเปลี่ยนทิศทาง

หลังจากที่กระแสไฟฟ้าหยุดหรือเมื่อทิศทางเปลี่ยน ไทริสเตอร์จะปิดและหยุดการนำกระแสไฟฟ้าจนกว่าพัลส์สั้นถัดไปจะถูกส่งไปยังอิเล็กโทรดควบคุม เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายในครัวเรือนสลับกันแบบไซน์ซอยด์ ดังนั้นแต่ละช่วงเวลาของเครือข่ายไซน์ซอยด์ไทริสเตอร์ (ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรนี้) จะทำงานอย่างเคร่งครัดโดยเริ่มจากช่วงเวลาที่กำหนด (ในเฟสที่ตั้งไว้) และยิ่งไทริสเตอร์น้อยลง เปิดในแต่ละช่วงเวลา ความเร็วก็จะยิ่งต่ำคือเครื่องมือไฟฟ้า และยิ่งไทริสเตอร์เปิดนาน ความเร็วก็จะยิ่งสูงขึ้น

อย่างที่คุณเห็นหลักการนั้นเรียบง่าย แต่เมื่อนำไปใช้กับเครื่องมือไฟฟ้าที่มีมอเตอร์สับเปลี่ยน วงจรจะทำงานได้อย่างชาญฉลาดยิ่งขึ้น และเราจะพูดถึงเรื่องนี้ในภายหลัง

ดังนั้นเครือข่ายที่นี่จึงรวมแบบขนาน: วงจรควบคุมการวัดและวงจรไฟฟ้า วงจรการวัดประกอบด้วยตัวต้านทานแบบคงที่และแบบแปรผัน R1 และ R2, ตัวเก็บประจุ C1 และไดโอด VD1 สายนี้มีไว้เพื่ออะไร? นี่คือตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าจากตัวแบ่ง และสิ่งสำคัญคือ back-EMF จากโรเตอร์ของมอเตอร์ รวมกันเป็นแอนติเฟส และสร้างพัลส์เพื่อเปิดไทริสเตอร์ เมื่อโหลดคงที่ เวลาเปิดของไทริสเตอร์จะคงที่ ดังนั้นความเร็วจึงมีความเสถียรและคงที่

ทันทีที่โหลดบนเครื่องมือและต่อเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น ค่าของ back-EMF จะลดลงเนื่องจากความเร็วลดลง ซึ่งหมายความว่าสัญญาณไปยังอิเล็กโทรดควบคุมของไทริสเตอร์จะเพิ่มขึ้น และการเปิดเกิดขึ้นโดยมีความล่าช้าน้อยลง นั่นคือกำลังที่จ่ายให้กับเครื่องยนต์จะเพิ่มขึ้น ทำให้ความเร็วที่ลดลงเพิ่มขึ้น วิธีนี้จะทำให้ความเร็วคงที่แม้ในขณะโหลด

จากผลของการทำงานร่วมกันของสัญญาณจาก back-EMF และจากตัวแบ่งความต้านทาน โหลดจะไม่ส่งผลกระทบอย่างมากต่อความเร็ว แต่หากไม่มีตัวควบคุม อิทธิพลนี้จะมีความสำคัญ ดังนั้นเมื่อใช้วงจรนี้ การควบคุมความเร็วที่เสถียรจึงสามารถทำได้ในแต่ละครึ่งรอบเชิงบวกของไซนัสอยด์เครือข่าย ที่ความเร็วการหมุนปานกลางและต่ำ เอฟเฟกต์นี้จะเด่นชัดยิ่งขึ้น

อย่างไรก็ตามด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นนั่นคือเมื่อแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นถูกลบออกจากตัวต้านทานตัวแปร R2 ความเสถียรของการรักษาความเร็วคงที่จะลดลง

ในกรณีนี้ ควรมีปุ่มแบ่ง SA1 ขนานกับไทริสเตอร์ ฟังก์ชั่นของไดโอด VD1 และ VD2 คือเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของตัวควบคุมครึ่งคลื่นเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าจากตัวแบ่งและจากโรเตอร์จะถูกเปรียบเทียบเฉพาะในกรณีที่ไม่มีกระแสไฟฟ้าผ่านมอเตอร์

ตัวเก็บประจุ C1 ขยายช่วงการควบคุมด้วยความเร็วต่ำ และตัวเก็บประจุ C2 จะช่วยลดความไวต่อการรบกวนจากประกายไฟของแปรง ไทริสเตอร์จะต้องมีความไวสูงเพื่อให้สามารถเปิดกระแสที่น้อยกว่า 100 μA ได้