Во многих современных электрических установках используются универсальные моторы, предназначенные для работы как с переменным, так и с постоянным током. Коллекторный двигатель для мясорубок, стиральных машин и прочих устройств с реверсом можно подключить своими руками, если имеется схема и чертеж. Коллекторные двигатели очень похожи на двухполюсные моторы. Блок состоит из рамки прямоугольной формы, которая размещена в электромагните. Полюсы магнита способствуют тому, что рамка под напряжением начинает вращаться в их пределах. Асинхронный двигатель получает электрическую энергию при помощи контактов в форме полуколец. Иногда коллекторное устройство питается за счет щеток, которые соприкасаются с рамкой. Щетки изготавливаются из металлического сплава. При этом, если микродвигатель может иметь одну или две рамки, то реальный движок для различных аппаратов оснащен большим количеством подобных отводов. Для их подключения редко используется несколько контактов-полуколец, гораздо чаще они соединяются со щетками, которые способны захватить большую площадь. Намотка якоря коллекторного двигателя представляет собой набор из медных пластинок на специальный цилиндр. После к ним привариваются при помощи сварочных работ концы обмотки, что гарантирует безопасность и эффективность работы. Электрический мотор, в общей сложности, состоит из двух частей: Статор, размещенный между магнитами, при включении в сеть начинает вращаться, в то время, как якорь остается неподвижным. Исходя из такой конструкции, принцип работы коллекторного двигателя основан на последовательном соединении всех рабочих частей. Он соприкасается со щетками или контактами-полукольцами. В свою очередь, к коллектору присоединяется обмотка ротора. Универсальный коллекторный мотор имеет последовательное соединение статора и ротора. Зачем требуется подключение регулятора? Для уменьшения скорости и мощности старта безколлекторный двигатель В просто перенастраивается на другую скорость, к примеру, как однофазный или трехфазный асинхронный. Для этого изменяется частота используемого тока. Но, у коллекторных моделей главная особенность работы в постоянном магнитном поле вокруг вращающейся рамки, т. Чтобы работать с таким редуктором, нужно обязательно уменьшать первичные обороты во время включения. Для того, чтобы снизить резкость старта, в устройство устанавливается регулятор оборотов коллекторного двигателя. Этот контроллер необходим, чтобы защитить подключаемые к пусковому механизму устройства от пережога и неисправности в связи со скачками мощности. Принципиально регулятор работает за счет уменьшения скольжения и снижения крутящего момента на валу. Система очень проста в реализации и удобна в использовании, такие контроллеры устанавливаются во все стиральные машины для снижения нагрузки на вращающиеся части. Теоретически, есть еще один способ, как перемотать двигатель — это подключить к нему автотрансформатор. Если нужно мягко уменьшить обороты вала и крутящий момент, рекомендуется следующая схема подключения коллекторного двигателя, которую легко можно собрать своими руками:. Чтобы проверить ротор двигателя без сборки, к коллекторному мотору последовательным путем присоединяется омметр. Предел работы устанавливается на уровне 2 Ом, если с ротором все нормально, то он прозванивается на этом уровне. К слову, если регулятор установить не выходит, то можно собрать другую схему, по принципу работы аналогичную коллекторному двигателю: К движку в таком случае добавляется выпрямитель. Если нужно обеспечить регулировку коллекторных двигателей широтно-импульсной модуляции ШИМ , то используется следующий чертеж:. Этот стабилизатор может установить нужные частоты сигнала, обеспечить определенный уровень ШИМ на выходе и установить нужные значения вращения при включении движка в сеть. Один из самых известных европейских моделей коллекторных двигателей — это HSP Racing RC, его микросхемы с регуляторами используются во многих радиоуправляемых моделях детских автомобилей. Купить коллекторный двигатель можно в любом городе Российской Федерации, его цена будет зависеть от характеристик и конкретной модели. К примеру, в Москве устройство HSP обойдется менее, чем в 10 долларов. Электрика в квартире Ремонт Электрооборудование Датчики Электродвигатель Трансформаторы Генератор Узо Автоматизация производства Eplan Технологии производств Освещение Кабель и провод Основы электротехники Электрические измерения. Фото — модель без полюсной обмотки. Фото — регулятор скорости. Фото — схема регулятора. Фото — схема для плавной регулировки. Фото — HSP RC Facebook Vk Odnoklassniki Twitter Pinterest. Электродвигатель АИР — обмоточные данные, где купить дешевле Как подключить электродвигатель с на Конструкция электродвигателя постоянного тока Крановые электродвигатели — технические характеристики Принцип действия асинхронного двигателя Подключение трехфазного двигателя к сети и Автоматизация и электрика Контакты Содержание сайта Политика конфиденциальности Каталог.
В данных рекомендациях по применению описывается, как реализовать устройство управления бесколлекторным электродвигателем постоянного тока БКЭПТ с использованием датчиков положения на основе AVR-микроконтроллера AT90PWM3. Высокопроизводительное AVR-ядро микроконтроллера, которое содержит контроллер силового каскада, позволяет реализовать устройство управления высокоскоростным бесколлекторным электродвигателем постоянного тока. В данном документе дается короткое описание принципа действия бесколлекторного электродвигателя постоянного тока, а в деталях рассматривается управление БКЭПТ в сенсорном режиме, а также приводится описание принципиальной схемы опорной разработки ATAVRMC , на которой основаны данные рекомендации по применению. Обсуждается также программная реализация с программно-реализованным контуром управления на основе ПИД-регулятора. Для управления процессом коммутации подразумевается использование только датчиков положения на основе эффекте Холла. Области применения БКЭПТ непрерывно увеличиваются, что связано с рядом их преимуществ:. Двигатели такого типа характеризуются небольшой инерционностью ротора, так как обмотки расположены на статоре. Моменты коммутации определяются либо по информации от датчиков положения, либо путем измерения обратной э. При управлении с использованием датчиков БКЭПТ состоит, как правило, из трех основных частей: Статор классического трехфазного БКЭПТ содержит три обмотки. Во многих двигателях обмотки разделяются на несколько секций, что позволяет уменьшить пульсации вращающего момента. На рисунке 1 показана электрическая схема замещения статора. Он состоит из трех обмоток, каждая из которых содержит три последовательно включенных элемента: Электрическая схема замещения статора три фазы, три обмотки. Ротор БКЭПТ состоит из четного числа постоянных магнитов. Количество магнитных полюсов в роторе также оказывает влияние на размер шага вращения и пульсации вращающего момента. Чем большее количество полюсов, тем меньше размер шага вращения и меньше пульсации вращающего момента. Могут использоваться постоянные магниты с В некоторых случаях число пар полюсов увеличивается до 8 рисунок 2. Статор и ротор трехфазного, трехобмоточного БКЭПТ. Обмотки установлены стационарно, а магнит вращается. Ротор БКЭПТ характеризуется более легким весом относительно ротора обычного универсального двигателя постоянного тока, у которого обмотки расположены на роторе. Для оценки положения ротора в корпус двигателя встраиваются три датчика Холла. С помощью данных датчиков возможно выполнить 6 различных переключений. Подача напряжений питания на обмотки изменяется после изменения состояний выходов датчиков Холла. При правильном выполнении синхронизированной коммутации вращающий момент остается приблизительно постоянным и высоким. Сигналы датчиков Холла в процессе вращения. В целях упрощенного описания работы трехфазного БКЭПТ рассмотрим только его версию с тремя обмотками. Как было показано ранее, коммутация фаз зависит от выходных значений датчиков Холла. При корректной подаче напряжения на обмотки двигателя создается магнитное поле и инициируется вращение. Наиболее распространенным и простым способом управления коммутацией, используемый для управления БКЭПТ, является схема включения-отключения, когда обмотка либо проводит ток, либо нет. В один момент времени могут быть запитаны только две обмотки, а третья остается отключенной. Подключение обмоток к шинам питания вызывает протекание электрического тока. Данный способ называется трапецеидальной коммутацией или блочной коммутацией. Для управления БКЭПТ используется силовой каскад, состоящих из 3 полумостов. Схема силового каскада показана на рисунке 4. По считанным значениям датчиков Холла определяется, какие ключи должны быть замкнутыми. У двигателей с несколькими полями электрическое вращение не соответствует механическому вращению. Например, у четырехполюсных БКЭПТ четыре цикла электрического вращения соответствуют одному механическому вращению. От силы магнитного поля зависит мощность и частота вращения двигателя. Регулировать частоту вращения и вращающий момент двигателя можно за счет изменения тока через обмотки. Наиболее распространенный способ управления током через обмотки является управление средним током. Для этого используется широтно-импульсная модуляция ШИМ , рабочий цикл которой определяет среднее значение напряжения на обмотках, а, следовательно, и среднее значение тока и, как следствие, частоту вращения. Скорость может регулироваться при частотах от 20 до 60 кГц. Ступени коммутации и вращающееся поле. Процесс коммутации создает вращающееся поле. На ступени 1 фаза А подключается к положительной шине питания ключом SW1, фаза В подключается к общему с помощью ключа SW4, а фаза С остается неподключенной. Фазами А и В создаются два вектора магнитного потока показаны красной и синий стрелками, соответственно , а сумма этих двух векторов дает вектор магнитного потока статора зеленая стрелка. После этого ротор пытается следовать магнитному потоку. Как только ротор достигает некоторого положения, в котором изменяется состояние датчиков Холла со значения "" на "", выполняется соответствующим образом переключение обмоток двигателя: Это приводит к генерации нового вектора магнитного потока статора ступень 2. Если следовать схеме коммутации, показанной на рисунке 3 и в таблице 1, то получим шесть различных векторов магнитного потока, соответствующих шести ступеням коммутации. Шесть ступеней соответствуют одному обороту ротора. В следующей части данных рекомендаций по применению будет рассмотрена аппаратная и программная реализация на основе стартового набора ATAVRMC с микроконтроллером AT90PWM3. Принципиальная электрическая схема представлена на рисунках 21, 22, 23 и 24 в конце документа. Программа содержит контур управления скоростью с помощью ПИД-регулятора. Такой регулятор состоит из трех звеньев, каждый из которых характеризуется собственным коэффициентом передачи: Kп, Kи и Kд. Кп - коэффициент передачи пропорционального звена, Kи - коэффициент передачи интегрирующего звена и Kд - коэффициент передачи дифференцирующего звена. Отклонение заданной скорости от фактической на рисунке 6 называется "сигнал рассогласования" обрабатывается каждым из звеньев. Результат данных операций складывается и подается на двигатель для получения требуемой частоты вращения см. Коэффициент Кп влияет на длительность переходного процесса, коэффициент Ки позволяет подавить статические ошибки, а Кд используется, в частности, для стабилизации положения см. Как показано на рисунке 7 микроконтроллер содержит 3 контроллера силового каскада PSC. Каждый PSC можно рассматривать как широтно-импульсный модулятор ШИМ с двумя выходными сигналами. Во избежание возникновения сквозного тока PSC поддерживает возможность управления задержкой неперекрытия силовых ключей см. Аварийный вход разрешает микроконтроллеру отключить все выходы PSC. После выбора коэффициента усиления необходимо подобрать номинал шунтового резистора для наиболее полного охвата диапазона преобразования. Пороговое напряжение компаратора можно регулироваться с помощью внутреннего ЦАП. Переключение фаз должно выполняться в соответствии со значением на выходах датчиков Холла. Компараторы генерируют такой же тип прерываний, что и внешние прерывания. На рисунке 8 показано, как используются порты ввода-вывода в стартовом наборе. Использование портов ввода-вывода микроконтроллера корпус SO Они могут использоваться для получения информации о напряжении питания двигателя. Как было сказано выше, они зависят от контроллера силового каскада PSC , который генерирует ШИМ-сигналы. В таком применении рекомендуется использовать режим с выравниванием по центру см. Осциллограммы сигналов PSCn0 и PSCn1 в режиме с выравниванием по центру. Для подачи ШИМ-сигналов в силовой каскад может использоваться один из двух способов. Первый заключается в приложении ШИМ-сигналов к верхним и нижним частям силового каскада, а второй - в приложении ШИМ-сигналов только к верхним частям. Atmel разработала библиотеки для управления БКЭПТ. Первый шаг их использования заключается в конфигурации и инициализации микроконтроллера. Она вызывает функции инициализации аппаратной и программной части, а также инициализирует все параметры двигателя направление вращения, частота вращения и останов двигателя. После конфигурации и инициализации микроконтроллера может быть выполнен запуск двигателя. Для управления двигателем необходимо только несколько функций. Они являются основными программными переменными, доступ к которым может выполняться посредством ранее описанных пользовательских функций. Только некоторые из них зависят от типа двигателя. Функции можно разделить на четыре основных класса:. Контур стабилизации выбирается с помощью двух функций: На рисунке 13 показан программно-реализованный контур стабилизации. Замкнутый контур представляет собой контур стабилизации скорости на основе ПИД-регулятора. Далее будет показано, как настроить коэффициенты Кп и Ки. Коэффициент присутствует в контуре стабилизации, но не используется. Как было показано ранее, коэффициент Кп используется для стабилизации времени отклика двигателя. Вначале установите Ки и Кд равными 0. Для получения требуемого времени отклика двигателя необходимо подбирать значение Кп. Параметр Ки используется для подавления статической погрешности. Оставьте коэффициент Кп неизменным и установите параметр Ки. Еще одним существенным параметром является время преобразования. Его необходимо выбирать относительно времени реагирования системы. Время преобразования должно быть, по крайней мере, в два раза меньше времени отклика системы по правилу Котельникова. С помощью данной переменной возможно настроить время преобразования. Все измерения выполняются при частоте генератора 8МГц. Они также зависят от типа двигателя количество пар полюсов. При использовании двигателя с 5 парами полюсов частота сигнала на выходе датчика Холла в 5 раз ниже частоты вращения двигателя. Первую оценку можно выполнить для более быстрого двигателя и с добавлением функции стабилизации тока. Для оценки был выбран БКЭПТ с временем отклика тока около мс, пятью парами полюсов и максимальной частотой вращения около мс. Наконец, время преобразования контура стабилизации должно быть, по крайней мере, в два раза меньше чем время реагирования двигателя около 1 мс. Все измерения выполнялись с использованием одного и того же программного обеспечения. Коммуникационные ресурсы не используются УАПП, LIN На рисунке 18 представлена полная схема различных режимов работы стартового набора ATAVRMC Назначение портов ввода-вывода микроконтроллера и коммуникационные режимы. Поддерживается два различных режима работы. Установите перемычки JP1, JP2 и JP3 в соответствии с рисунком 19 для выбора одного из этих режимов. В данных рекомендациях по применению используется только режим с использованием датчиков. Полное описание аппаратной части приведено в руководстве пользователя к набору ATAVRMC Выбор режима управления с использованием датчиков. На рисунке 19 показаны исходные установки перемычек, которые соответствуют использованию программного обеспечения, связанного с данными рекомендациями по применению. Программа, которая поставляется вместе с платой ATAVRMC, поддерживает два режима работы:. В данных рекомендациях по применению представлено аппаратное и программное решение устройства управления бесколлекторным электродвигателем постоянного тока с использованием датчиков. Помимо данного документа, доступен для скачивания полный исходный код. В состав программной библиотеки входит функции запуска и управления скоростью любого БКЭПТ со встроенными датчиками. Принципиальная схема содержит минимум внешних компонентов, необходимых для управления БКЭПТ со встроенными датчиками. Возможности ЦПУ и памяти микроконтроллера AT90PWM3 позволят разработчику расширить функциональные данного решения. Принципиальная электрическая схема часть 1. Принципиальная электрическая схема часть 2. Принципиальная электрическая схема часть 3. Принципиальная электрическая схема часть 4. Управление бесколлекторным электродвигателем постоянного тока с помощью AT90PWM3 Отличительные особенности: Общие сведения о БКЭПТ Использует контроллер силового каскада Аппаратная реализация Пример программного кода Введение В данных рекомендациях по применению описывается, как реализовать устройство управления бесколлекторным электродвигателем постоянного тока БКЭПТ с использованием датчиков положения на основе AVR-микроконтроллера AT90PWM3. Принцип действия Области применения БКЭПТ непрерывно увеличиваются, что связано с рядом их преимуществ: Отсутствие коллекторного узла, что упрощает или даже вообще исключает техническое обслуживание. Генерация более низкого уровня акустического и электрического шума по сравнению с универсальными коллекторными двигателями постоянного тока. Возможность работы в опасных средах с воспламеняемыми продуктами. Хорошее соотношение массогабаритных характеристик и мощности Статор Статор классического трехфазного БКЭПТ содержит три обмотки. Электрическая схема замещения статора три фазы, три обмотки Ротор Ротор БКЭПТ состоит из четного числа постоянных магнитов. Статор и ротор трехфазного, трехобмоточного БКЭПТ Обмотки установлены стационарно, а магнит вращается. Датчик Холла Для оценки положения ротора в корпус двигателя встраиваются три датчика Холла. Коммутация фаз зависит от состояния датчиков Холла. Сигналы датчиков Холла в процессе вращения Коммутация фаз В целях упрощенного описания работы трехфазного БКЭПТ рассмотрим только его версию с тремя обмотками. Силовой каскад По считанным значениям датчиков Холла определяется, какие ключи должны быть замкнутыми.
https://gist.github.com/4b582c6d6d77825ae2c24968d71caf5f
https://gist.github.com/1e7b38bc99f74eec24a0789194204a37
https://gist.github.com/0df441902ffcf4420ec9f75525cfd183