Выбираем устройство
Для того чтобы подобрать эффективный регулятор необходимо учитывать характеристики прибора, особенности назначения.
Для коллекторных электродвигателей распространены векторные контроллеры, но скалярные являются надёжнее. Важным критерием выбора является мощность. Она должна соответствовать допустимой на используемом агрегате
А лучше превышать для безопасной работы системы. Напряжение должно быть в допустимых широких диапазонах. Основное предназначение регулятора преобразовывать частоту, поэтому данный аспект необходимо выбрать соответственно техническим требованиям
Ещё необходимо обратить внимание на срок службы, размеры, количество входов
Способы подключения и регулировки скорости
Итак, чтобы организовать экономный режим работы вентилятора, а как следствие и его скорость выполняется изменение основных параметров питающей сети посредством двух способов:
- Частота питающего напряжения.
- Напряжение питания электродвигателя.
Что касается непосредственно регулировки оборотов агрегата, то дополнительно можно подключать такие устройства:
- Тиристорные.
- Ступенчатые.
- Электронные автотрансформаторы.
Ниже мы рассмотрим важные особенности каждого из этого регулятора, которые подключается к вентилятору. Но, а сначала разберемся, по каким причинам возникает потребность в регулировке скорости.
Проверка естественной вентиляции
Начать стоит с поиска отверстия (шахты) вентиляции и провести ее очистку, так как там за годы может накапливаться мелкий мусор, пыль и даже паутина. После проверки и приведения душника в порядок, сделайте такой маневр: зажгите спичку или свечу и поднесите к вентиляционной отдушине. Если пламя заколыхалось в сторону отверстия, значит с вашей естественной вентиляцией все в порядке. Некоторым такой метод проверки может показаться недостаточным, тогда стоит обратиться к другому: взять небольшой бумажный лист и прислонить к шахте: держится за счет потока воздуха — отлично, съехал на пол – поток воздуха недостаточен либо его нет вовсе.
В случае слабого потока, рекомендуем воспользоваться вентилятором и установить его в отверстие шахты вентиляции. Данное приспособление представлено широким ассортиментом на рынке электрических бытовых приборов, однако наибольшим спросом пользуется осевой вентилятор. Кроме типа конструкции, следует также сделать выбор его размера (в зависимости от размера душника) и производителя, после чего можно начинать самостоятельное подключение. Сделать это не так сложно, поэтому ниже мы разберем несколько способов его подключения своими руками.
Виды регуляторов
Существует несколько видов регуляторов скорости вращения вентилятора, которые можно собрать самостоятельно. Рассмотрим основные из них:
1. Потенциометр. Это наиболее простой и доступный способ регулировки скорости вращения вентилятора. Потенциометр подключается к цепи питания вентилятора и позволяет изменять сопротивление, что приводит к изменению скорости вращения.
2. Транзисторный регулятор. Другой популярный способ регулировки скорости вентилятора – использование транзисторного регулятора. Транзистор управляет силой тока, подаваемой на вентилятор, что позволяет регулировать его скорость вращения.
3. Микроконтроллерный регулятор. Более сложным, но и более гибким способом регулировки скорости вращения вентилятора является использование микроконтроллера. Микроконтроллер может быть запрограммирован для регулировки скорости вентилятора в зависимости от различных параметров, таких как температура или влажность.
4. ШИМ-регулятор. ШИМ (Широтно-Импульсная Модуляция) – это метод манипуляции длительностью импульсов сигнала. ШИМ-регуляторы используются для регулировки скорости вращения вентилятора путем изменения ширины импульсов питания.
Выбор конкретного регулятора зависит от конкретной задачи и требований к системе регулирования скорости вращения вентилятора. Учитывайте все факторы, такие как доступность компонентов, сложность сборки и требуемая гибкость регулировки.
Аналоговый регулятор скорости
Аналоговый регулятор скорости вращения вентилятора основан на использовании регулируемого переменного сопротивления. Он позволяет изменять скорость вращения вентилятора путем изменения сопротивления в цепи питания.
Для создания аналогового регулятора скорости необходимо следующее оборудование:
- переменное сопротивление (резистор) с подходящим номиналом;
- регулятор потенциометра;
- провода для соединения компонентов.
Процесс сборки аналогового регулятора скорости следующий:
- Подготовьте переменное сопротивление и регулятор потенциометра.
- Подключите переменное сопротивление к цепи питания вентилятора.
- Соедините один конец переменного сопротивления с положительным выводом источника питания, а другой конец – с регулятором потенциометра.
- Подключите вывод регулятора потенциометра к отрицательному выводу источника питания.
- Соедините положительный вывод вентилятора с переменным сопротивлением.
- Соедините отрицательный вывод вентилятора с регулятором потенциометра.
- Убедитесь в правильности соединений и включите источник питания.
- Вращением регулятора потенциометра можно изменять сопротивление и, соответственно, скорость вращения вентилятора.
Аналоговый регулятор скорости является простым и недорогим способом управления скоростью вентилятора. Однако, он не предоставляет возможности точной регулировки скорости и может быть менее эффективен, чем цифровые регуляторы.
Цифровой регулятор скорости
Цифровой регулятор скорости вращения вентилятора позволяет контролировать скорость его работы с помощью микроконтроллера или компьютера. Он представляет собой электронное устройство, которое может быть собрано самостоятельно.
Этот тип регулятора использует цифровые сигналы для управления скоростью вращения вентилятора. Он обычно состоит из микроконтроллера, датчика скорости, а также трехфазного мостового драйвера для управления мощностью вентилятора.
Микроконтроллер осуществляет обработку сигналов от датчика скорости и преобразование их в команды для управления мостовым драйвером. Датчик скорости может быть оптическим или электромагнитным и предназначен для измерения скорости вращения вентилятора.
Мостовой драйвер управляет мощностью, подаваемой на вентилятор, регулируя скорость его вращения. С помощью цифровых сигналов микроконтроллер открывает и закрывает транзисторы в мостовом драйвере, что изменяет напряжение, подаваемое на вентилятор и, соответственно, его скорость вращения.
Для сборки цифрового регулятора скорости потребуются знания в области электроники и программирования. Необходимо правильно подключить микроконтроллер, датчик скорости и мостовой драйвер, а также написать программу для управления скоростью вентилятора.
Цифровой регулятор скорости вращения вентилятора предлагает широкие возможности для настройки и управления работой вентилятора. Он позволяет регулировать скорость вращения с большой точностью и устанавливать нужное значение скорости в зависимости от требований и условий эксплуатации.
Преобразователи на электронных ключах
Распространённые регулятор тиристор, обладающие простой схемой работы.
Тиристор, работает в сети переменного тока.
Отдельным видом является стабилизатор напряжения переменного тока. Стабилизатор содержит трансформатор с многочисленными обмотками.
Схема стабилизатора постоянного тока
Зарядное устройство 24 вольт на тиристоре
К источнику напряжения 24 вольт. Принцип действия заключаются в заряде конденсатора и запертом тиристоре, а при достижении конденсатором напряжения, тиристор посылает ток на нагрузку.
Процесс пропорциональных сигналов
Сигналы, поступающие на вход системы, образуют обратную связь. Подробнее рассмотрим с помощью микросхемы.
Микросхема TDA 1085
Микросхема TDA 1085, изображенная выше, обеспечивает управление электродвигателем 12в, 24в обратной связью без потерь мощности. Обязательным является содержание таходатчика, обеспечивающего обратную связь двигателя с платой регулирования. Сигнал стаходатчика идёт на микросхему, которая передаёт силовым элементам задачу – добавить напряжение на мотор. При нагрузке на вал, плата прибавляет напряжение, а мощность увеличивается. Отпуская вал, напряжение уменьшается. Обороты будут постоянными, а силовой момент не изменится. Частота управляется в большом диапазоне. Такой двигатель 12, 24 вольт устанавливается в стиральные машины.
Промышленные регуляторы, состоящие из контроллеров 12, 24 вольт, заливаются смолой, поэтому ремонту не подлежат. Поэтому часто изготавливается прибор 12в самостоятельно. Несложный вариант с использованием микросхемы U2008B. В регуляторе используется обратная связь по току или плавный пуск. В случае использования последнего необходимы элементы C1, R4, перемычка X1 не нужна, а при обратной связи наоборот.
При сборе регулятора правильно выбирать резистор. Так как при большом резисторе, на старте могут быть рывки, а при маленьком резисторе компенсация будет недостаточной.
Регуляторы оборотов вращения однофазных и трехфазных двигателей 24, 12 вольт представляют собой функциональное и ценное устройство, как в быту, так и в промышленности.
Для эффективного режима работы вентилятора, получающего питание от промышленной сети, применяют регулятор скорости вращения. Вентилятор на 220 Вольт, использующий регулировку, может стать практически бесшумными и повысить комфортность обслуживаемого им помещения. Чтоб регулировать обороты, необязательно покупать готовый прибор, даже без специальных знаний его несложно собрать самостоятельно.
Устройство ПЧ
- двигатель переменного тока природный контроллер;
- привод;
- дополнительные элементы.
Схема контроллера оборотов вращения двигателя 12 в изображена на рисунке. Обороты регулируются с помощью потенциометра. Если на вход поступают импульсы с частотой 8 кГц, то напряжение питания будет 12 вольт.
Прибор может быть куплен в специализированных точках продажи, а можно сделать самому.
Схема регулятора оборотов вращения переменного тока
При пуске трехфазного двигателя на всю мощность, передаётся ток, действие повторяется около 7 раз. Сила тока сгибает обмотки двигателя, образуется тепло, на протяжении долгого времени. Преобразователь представляет собой инвертор, обеспечивающий превращение энергии. Напряжение поступает в регулятор, где происходит выпрямления 220 вольт с помощью диода, расположенного на входе. Затем происходит фильтрация тока посредством 2 конденсатора. Образуется ШИМ. Далее импульсный сигнал передаётся от обмоток двигателя к определённой синусоиде.
Существует универсальный прибор 12в для бесколлекторных двигателей.
Схема состоит из двух частей–логической и силовой. Микроконтроллер расположен на микросхеме. Эта схема характерна для мощного двигателя. Уникальность регулятора заключается в применении с различными видами двигателей. Питание схем раздельное, драйверам ключей требуется питание 12В.
Схема подключения:
Вот какие детали нам пригодятся:
Что касается транзистора, то берите КТ815 или КТ817, также можно использовать мощнее КТ819.
Выбор транзистора зависит от мощности вентилятора. В основном используются простые вентиляторы постоянного тока с напряжением 12 Вольт.
Резисторы нужно брать с такими параметрами: первый постоянный (1кОм), а второй переменный (от 1кОм до 5кОм) для регулировки скорости оборотов вентилятора.
Имея входное напряжение (12 Вольт), выходное напряжение можно регулировать, вращая движковую часть резистора R2. Как правило, при напряжении 5 Вольт или ниже, вентилятор перестает шуметь.
При использовании регулятора с мощным вентилятором советую установить транзистор на небольшой теплоотвод.
Вот и все, теперь вы можете собрать регулятор скорости вентилятора своими руками, без шумной вам работы.
Разновидности
Регуляторы ограничения скорости вентилятора бывают нескольких видов.
Ступенчатые модели с применением автотрансформатора
Суть работы этого прибора заключается в том, что обмотка прибора разветвлена, поэтому в процессе подключения к ответвлениям вентилятор получает несколько пониженное напряжение. При помощи специального переключателя тот или иной вентилятор подключается к нужному участку обмотки, а скорость его вращения падает. Синхронно с этим снижается потребление электричества, что приводит к общей экономии ресурса.
Регулировка прибора осуществляется при помощи специальной ручки, оснащённой ступенчатой шкалой, имеющей 5 положений. Достоинствами моделей является их надёжность и долгий срок службы. К недостаткам относят довольно габаритный блок управления, что не всегда удобно при размещении устройства в ограниченных пространствах, а также невозможность плавного переключения. Однако при подключении датчиков температуры и таймера переключение скоростей вращения можно автоматизировать.
Автотрансформаторы с электронным управлением
Суть работы таких устройств несколько отличается от принципа действия предыдущих моделей. Прибор оснащён транзисторной схемой и способен модулировать импульсы, плавно изменяя при этом напряжение. Сила напряжения напрямую зависит от частоты импульсов и пауз между ними. Так, при коротких импульсах и длинных паузах напряжение будет намного ниже, чем при длинных импульсах и коротких паузах.
Преимуществами данного контроллера являются небольшие размеры и комфортная стоимость. К недостаткам относят короткую длину соединяющего кабеля. Это вызывает необходимость отдельного расположения блока от ручки управления и его размещения поближе к вентилятору. Электронные модели используются на крупных производствах в сочетании с мощными вентиляционными установками. Они устойчивы к перегрузкам и способны к непрерывной работе в течение длительного времени.
Симисторный (тиристорный) контроллер
Данный вид регуляторов является самым распространённым. Прибор используется для подключения к однофазному вентилятору переменного тока, однако, может работать и с постоянным. При работе прибора каждый из тиристоров понижает выходное напряжение, уменьшая тем самым количество оборотов в минуту. Плюсами устройств является низкая стоимость, небольшой вес и возможность убавления числа оборотов практически до нуля.
Правила подключения контроллера
Чтобы подключить регулятор оборотов вентилятора, можно воспользоваться услугами специалистов или попытаться справиться своими силами. Принципиальных особенностей в подключении нет – вполне реально справиться с такой задачей своими силами.
Все добросовестные производители обязательно прилагают инструкцию по использованию и монтажу своей продукции (+)
В зависимости от конструкционных особенностей и типа обслуживаемого оборудования контролеры могут устанавливаться:
- на стену, как накладная розетка;
- внутрь стены;
- внутрь корпуса оборудования;
- в специальный шкаф, управляющий умными устройствами дома. Это, как правило, клеммная колодка;
- подсоединяться к компьютеру.
Чтобы собственноручно подключить регулятор, предстоит сначала внимательно ознакомиться с инструкцией, предлагаемой производителем. Такой документ обычно идет в комплекте с прибором и содержит полезные рекомендации как по подключению, так по использованию и обслуживанию.
Настенные и внутристенные модели предстоит крепить шурупами и дюбелями к стене. Комплектующие чаще всего поставляются производителем вместе с основным прибором. Также в инструкции к регулятору можно увидеть схему его подключения. Это значительно облегчит дальнейшие работы по правильной его установке.
Схемы по подключению регуляторов у различных производителей могут отличаться. Поэтому следует внимательно изучить рекомендации перед монтажом
Регулятор скорости подсоединяется к кабелю, питающему вентилятор, согласно схеме производителя. Основная цель – разрезать провод фазы, ноля и земли и подсоединить провода к входному и выходному клеммникам, соблюдая рекомендации. В случае, когда вентилятор имеет свой отдельный выключатель, его предстоит заменить на регулятор, демонтировав первый по ненадобности.
Не стоит забывать, что сечение у питающего и соединительного кабелей должно соответствовать максимальному току напряжения подключаемого прибора.
Важно отыскать на подключаемом приборе входные и выходные отверстия для подведения питающего кабеля соответствующего сечения. В этом поможет схема, прилагаемая производителем
Если предстоит подключать контроллер к ПК или ноутбуку, то сначала предстоит узнать, какая предельно допустимая температура отдельных составляющих техники
В противном случае можно безвозвратно потерять компьютер, у которого перегреются и сгорят важные детали – процессор, материнская плата, графическая карта и прочие
Если предстоит подключать контроллер к ПК или ноутбуку, то сначала предстоит узнать, какая предельно допустимая температура отдельных составляющих техники. В противном случае можно безвозвратно потерять компьютер, у которого перегреются и сгорят важные детали – процессор, материнская плата, графическая карта и прочие.
Модель выбранного реобаса также имеет инструкцию и рекомендации по подключению от изготовителя
Важно придерживаться схем, приведенных на ее страницах при самостоятельной установке прибора
Если есть потребность подключать более 1-го вентилятора, то можно купить многоканальный реобас
Бывают встроенные в корпус регуляторы и устройства, которые покупаются отдельно. Чтобы их подключить правильно, следует придерживаться инструкций.
Например, встроенный контроллер имеет кнопки включения/выключения снаружи системного блока. Провода, идущие от регулятора, соединяются с проводами кулера. В зависимости от модели реобас может контролировать обороты 2, 4 и более вентиляторов параллельно.
Для вентиляторов компьютера и других, используемых в домашних условиях, можно собственноручно изготовить регулятор
Отдельный регулятор для кулера устанавливается в 3,5 или 5,25-дюймовые отсек. Его провода также подключаются к кулерам, а дополнительные датчики, если они идут в комплекте, присоединяются к соответствующим компонентам системного блока, за состоянием которого им предстоит следить.
Следующее поколение – электронный диммер
Принципиальной разницы в подходе нет. Остатки мощности по-прежнему уходит в атмосферу в виде тепла. То есть, приглушая яркость освещения, вы не экономите электроэнергию, а лишь добавляете комфорта.
Однако электронные диммеры работают по бесконтактному методу, точнее движок переменного резистора вынесен в слаботочную зону. Больше нет искрящего шкрябания по виткам проволоки, маломощный резистор управляет электронным ключом – тиристором. Мощность (напряжение) снижается в полупроводниковом кристалле, плавно и точно. Лишняя энергия рассеивается через радиатор. Есть разные схемы электронных диммеров, наиболее дорогие построены на симисторах. Такие приборы немного экономят электроэнергию, до 20%. Учитывая изначально высокую стоимость качественных регуляторов – покупать их стоит лишь для обеспечения комфорта.
На современных диммерах ручка-крутилка практически не используется. Поскольку вся схема электронная – применяются сенсоры.
Есть и регуляторы с дистанционным пультом. Как подключить такой диммер? Никаких особенных схем. Регулятор устанавливается вместо выключателя, или после него. Комнатные устройства имеют такой-же форм фактор, как и остальные коммутационные приборы: розетки, выключатели. Самый востребованный вариант – клавиша и регулятор в одном корпусе.
Почему нельзя регулировать скорость вращения вентилятора диммером
Для регулирования скорости вращения однофазных электродвигателей на напряжение питания 220 В применяются симисторные регуляторы скорости вращения.
Диммер (симисторный светорегулятор), в свою очередь, разработан для управления резистивной нагрузкой и должен применяется только как регулятор яркости свечения ламп.
В паспортах и руководствах по эксплуатации обычно есть указание на недопустимость использования диммера для управления двигателем.
Например, в описании диммера 300W фирмы Eljo (Швеция) указано: индуктивная и емкостная нагрузка (обычные трансформаторы, флуоресцентные лампы и электродвигатели) не могут работать с данными диммерами.
Различия в схемах управления:
В диммерах и симисторных регуляторах скорости применены близкие схемы управления. Обе используют принцип фазового управления, когда изменяется момент включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль. Для простоты обычно говорят, что изменяется выходное напряжение.
Схема симисторного регулятора отличается от схемы диммера в следующем:
· Установлен нижний порог напряжения подаваемого на двигатель вентилятора
· Мощность симистора выбирается так, чтобы его максимальный рабочий ток превышал рабочий ток вентилятора не менее, чем в 4 раза. При резистивной нагрузке в 2 А достаточно взять симистор также на 2 А.
· Предохранитель подбирается исходя из мощности электродвигателя. Обычно максимальный ток предохранителя должен быть на 20% больше рабочего тока двигателя.
· Для более правильного формирования синусоиды установлен дополнительный фазосдвигающий демпфирующий конденсатор.
· Для уменьшения сетевых помех используется дополнительный конденсатор помехоподавления
Для чего это необходимо:
1. Вращающий момент асинхронного двигателя падает пропорционально квадрату подаваемого напряжения. При достижении нижнего порога по напряжению двигатель может не запуститься. Для однофазных осевых и канальных вентиляторов нижним значением являются 40-60 В.
Ввиду того, что двигатель не вращаясь, все равно потребляет ток, обмотки вентилятора начинают нагреваться. Двигатель начинает издавать характерный звук (гудеть). В результате, если двигатель не оснащен надежной внутренней термозащитой, перегорает в течение часа.
В симисторных регуляторах, минимальное напряжение, подаваемое на вентилятор, устанавливается на заводе-изготовителе. Обычно это 80-100 В. Это гарантирует нормальную работу вентилятора при низких напряжениях.
2. При запуске двигатель кратковременно потребляет ток, в 6-7 раз больше максимального рабочего (пусковой ток). Для надежной работы при пуске двигателя применяется симистор с большим рабочим током.
3. Для правильной защиты двигателя от перегрузки по току (повышенное напряжение сети, перегрев подшипников и т.п.) величина максимального тока предохранителя должна быть подобрана по типу двигателя. Для симисторных регуляторов это значение на 15-20% выше максимального тока двигателя.
4. При подаче уменьшенного напряжения мощность двигателя падает и ротор начинает проскальзывать относительно поля статора. При определенных оборотах происходит фазовый сдвиг и двигатель начинает кратковременно потреблять ток выше, чем максимальный рабочий. Для недопущения такой ситуации в схему симисторного регулятора устанавливается дополнительный демпфирующий конденсатор и более мощный симистор.
5. Форма синусоиды при фазовом регулировании индуктивной нагрузки более сложна, чем при управлении активной нагрузкой, поэтому необходим дополнительный конденсатор подавляющий высокочастотный спектр помех. Диммер, управляющий вентилятором, может создавать помехи видимые на экране компьютера или телевизора.
Нередко в домашнем хозяйстве требуется установка регулятора скорости вращения вентилятора. Сразу следует отметить, что обычный диммер для регулировки яркости освещения не подойдет для вентилятора
Современному электродвигателю, особенно асинхронному, важно иметь на входе правильной формы синусоиду, но обычные диммеры для освещения искажают ее довольно сильно. Для эффективной и правильной организации регулировки скорости вентиляторов необходимо:
- Использовать специальные регуляторы, предназначенные для вентиляторов.
- Учитывайте, что эффективно и безопасно регулировке поддаются только специальные модели асинхронных электромоторов, поэтому перед покупкой узнавайте из технических характеристик о возможности регулировки числа оборотов методом понижения напряжения.
Регуляторы трансформаторного типа
Такие частотные преобразователи обеспечивают функцию безопасной работы двигателя вентилятора любой мощности и контролируют частоту оборотов путем изменения частоты напряжения, поступающего к частотным преобразователям.
Подобный способ управления вентиляционной системой гарантирует плавное регулирование скорости вращения вентиляторов в широком диапазоне при повышеной жесткости механических характеристик.
При этом, управление скоростью вращения не вызывает повышение значений скольжения асинхронного двигателя, поэтому показатели мощности при таком регулировании сведены к минимуму.
Трансформаторный регулятор скорости вращения двигателя STR-1 изменяет скорость с помощью изменения подаваемого напряжение. Напряжение формируется при помощи автотрансформатора.
Регулятор можно совмещать только с теми двигателями, скорость которых может изменяется посредством подаваемого напряжения
При выборе трансформатора важно знать максимальный ток, потребляемый двигателем
Регулятор скорости вращения вентилятора предназначен для управления расходом воздухообмена вентилятора или двигателя. Существует несколько типов таких приборов: трансформаторные: одно и трех-фазные и симисторные(тиристорные) регуляторы.
Выводы и полезное видео по теме
Как подключить регулятор к вентилятору. В примере показан тиристорный контроллер, но принцип подсоединения поможет понять алгоритм работы со ступенчатым прибором:
Особенности подключения канального вентилятора через регулятор скорости + еще два способа рассмотрены в следующем ролике:
Ступенчатая регулировка скорости вентиляторов делает систему менее энергозатратной, более тихой, точно контролируемой. Контроллер обеспечивает сохранность основного оборудования, увеличивает срок его службы. Этому способствует безопасный пуск, защита от замыкания, токоперегрузки, перенапряжения, неполнофазного режима.
Затраты на приобретение устройства окупаются экономией средств на оплату потребленной энергии
Важно только подобрать параметры регулятора под обслуживаемый вентилятор. У большинства производителей есть таблицы соответствия моделей, которыми можно воспользоваться при самостоятельной покупке. Не помещает и консультация с менеджером магазина
Не помещает и консультация с менеджером магазина.
У вас остались вопросы по теме статьи? Задайте их нашим экспертам и другим посетителям сайта – блок обратной связи расположен ниже. Также здесь вы можете делиться собственным опытом и теоретическими знаниями, участвовать в обсуждениях.
