Čím regulovat otáčky asynchroního motoru?

[Jan Klimes]

Chci se zeptat na nějakou dobrou variantu, jak regulovat otáčky asynchroního motoru, konkrétně se jedná o motor ventilátoru u digestoře, frekvenční měnič je varianta dost drahá, na druhou stranu jsem slyšel myšlenku, že je možnost regulace pomocí stmívače na světla, nebo jiným potenciometrem, ale nejsem si jist jestli z podstaty motoru jsou otáčky na napětí závislé.

[Zdenek Rajmont]

Na napětí je závislý je točivý moment.
Počítejte s tím, že na nízkém napětí se motor ani nehne, roztočí se později a otáčky nebudou nijak stabilní.
Nicméně pro jednoduché omezení otáček ventilátorku  to chodit bude.

[Daniel Reiský]

Chci se zeptat na nějakou dobrou variantu, jak regulovat otáčky asynchroního motoru, konkrétně se jedná o motor ventilátoru u digestoře

Nejde o nic složitého. Na váš motor stačí PWM regulátor (pulzně šířková modulace), který dodává do motoru stále napětí 230V, ale reguluje dobu, po kterou je motor napájen. Nedochází tak ke snížení napětí na motoru a nestabilitě otáček, jak píše kolega Rajmont a motor se krásně pomalu rozbíhá od malých otáček, protože má dostatečný kroutící moment. 

Třeba zde:
http://www.hadex.cz/w815-triakovy-regulator-0-az-100-230v26a-stavebnice/

za tu cenu to nemá smysl stavět samovýrobou. Mají tam i hotové moduly s krytím, pokud nemáte elektrotechnické vzdělání, a nechcete riskovat úraz, nebo nemáte zkušenosti s oživováním elektronických stavebnic.

viz

http://www.hadex.cz/zdroje-nabijecky-regulatory/

[Zdenek Rajmont]

Nejde o nic složitého. Na váš motor stačí PWM regulátor (pulzně šířková modulace), který dodává do motoru stále napětí 230V, ale reguluje dobu, po kterou je motor napájen. Nedochází tak ke snížení napětí na motoru a nestabilitě otáček, jak píše kolega Rajmont a motor se krásně pomalu rozbíhá od malých otáček, protože má dostatečný kroutící moment. 

Třeba zde:
http://www.hadex.cz/w815-triakovy-regulator-0-az-100-230v26a-stavebnice/

za tu cenu to nemá smysl stavět samovýrobou. Mají tam i hotové moduly s krytím, pokud nemáte elektrotechnické vzdělání, a nechcete riskovat úraz, nebo nemáte zkušenosti s oživováním elektronických stavebnic.

viz

http://www.hadex.cz/zdroje-nabijecky-regulatory/

1. Jak chcete u střídavého napětí dělat PWMku? (tedy ne, že by to teoreticky nešlo...)
2. To, na co jste odkázal v prvním odkazu je obyčejný triakový regulátor, na co se tazatel ptal a tento princip nemá s PWMkou nic společného
3.  ... a je to ten správný. Některé stmívače si napřed napětí usměrní a pak "rozbijí" tyristorem. To na motor chodit nebude.

[Khun Václav]

To Daniel Reiský:
PWM regulace jde pouze u DC napětí. Triakový regulátor reguluje na principu opožděného sepnutí v jiné části půlvlny, která se nastavuje vhodným zpožďovacím RC článkem. Takže třeba sepne když je půlvlna třeba už v půlce nebo u konce, prostě v jiné době.
PWM regulátor má stejnou hodnotu napětí, ale spíná ji vždy v jiném okamžiku, takže je schopný udělat ze zcela vyhlazeného signálu signál obdelníkový. Vhodné k regulaci DC motorů. Kdyby jste PWM regulaci chtěl použít v AC napěťové soustavě, nemuselo by to udělat absolutně nic, motor by s sebou mohl jen cuknout.
Neberte to jako narážku proti vám, Pane Reiský, jen to takto vysvětluji především pro tazatele ;)

Takovýchto triakových regulátorů je na netu fůra, stačí hledat v obrázkách na heslo "triakový regulátor". Ale pozor, triakové regulátory jsou zdrojem vyšších narmonických signálů, čili rušení které se šíří po rozvodné síti, takže je nutné na vstup regulátoru dát vhodný LC filtr.

[Jiří Schwarz]

U ventilátorů se používá několik provedení (z hlediska principu) motorů.
Pokud vyjdu z informace v dotazu, kde je uveden asynchronní motor, tak u tohoto motoru PWM ani tyristorová fázová regolace moc fungovat nemůže!
Asynchronní motor má otáčky, které se blíží synchronnímu otáčení "točivého magnetického pole" a to je závislé na frekvenci sítě.
Rozdíl mezi otáčením magnetického pole a rotoru je tzv. skluz.

Frekvence je daná a bez frekvenčního měniče s ní nic moc nenaděláte pokud je pro vás frevkenčbí měnič "neekonomická překážka".
Skluz se dá měnit, ale jen v malém rozsahu.
Jaká potřebujete výkon? Jak dlouho a často je třeba, aby ventilátor běžel?
Něco menšího by se dalo zbastlit. V dnešní době není problém postavit generátor, přeladitelný v rozsahu od jednotek Hz po 100 - 200 Hz, zesilovač a transformátor. Sinusové provedení by mělo větší ztráty, pokud by to byl "obdélník s plněním cca 60 - 70%", mohlo by to mít i slušnou účinnost... Muselo by být navržené pro nejnižší používanou frekvenci, aby nedocházelo k přesycení jádra.

[Zdenek Rajmont]

Pokud vyjdu z informace v dotazu, kde je uveden asynchronní motor, tak u tohoto motoru PWM ani tyristorová fázová regolace moc fungovat nemůže!
Asynchronní motor má otáčky, které se blíží synchronnímu otáčení "točivého magnetického pole" a to je závislé na frekvenci sítě.
t... Muselo by být navržené pro nejnižší používanou frekvenci, aby nedocházelo k přesycení jádra.

Na jednoduchý ventilátorek to chodit bude.
Moment je funkcí 3tí mocniny napětí, takže to sice trochu strmé bude, ale pro "ženu z domácnosti" to stačí. Stolní šicí stroj se nereguluje jinak ...

Pro kolegu Schwarze - u měničů s klesajícím kmitočtem proporcionálně klesá i generované napětí.

[LAIK1]

Tohle by vám nepomohlo?

[Stanislav Látal]

Na napětí je závislý je točivý moment.
Počítejte s tím, že na nízkém napětí se motor ani nehne, roztočí se později a otáčky nebudou nijak stabilní.
Nicméně pro jednoduché omezení otáček ventilátorku  to chodit bude.

Tyto jednoduché triakové regulátory se před 30ti lety používaly ve vysavačích (ETA).
Jen na nich byla úprava, aby nešly otáčky regulovat od nuly, ale asi od 30% do 100% (jeden odpor).
Vysavače mají sice komutátor (nejde o asynchronní motor), ale u asynchronního motoru to bude taky fungovat.

Dnešní digestoře mají regulaci otáček vyřešenou pomocí přepínače (3 polohy - místo potenciometru 3 odpory) nebo pokud jsou komfortnější a mají navíc časovač, tak fázově triak řídí mikropočítač (a ne RC ) - dobu chodu a výkon ventilátoru se nastaví pomocí několika tlačítek ...

[Jan Klimes]

Bohužel principiálně, tomu nerozumím, ale co si prohlížím různé stavebnice, tak je zde většinou upozornění, že se nepoužívá k regulaci asynchroních motorů s kondenzátorem (bohužel nevím, jestli jestli se ten můj motor s kondenzátorem). Co si prosím myslíte, konkrétně o této stavebnici (v příloze)? Budu schopen to s tímto uregulovat? A jaké nebezpečí plyne z vyšších harmonických v rozvodné síti?

[Martin Kurka]

Vážený pane Klimeši,
nevím, proč se ženete do problémů, dejte na dobrou radu kolegy LAIK1 a jestli mermomocí chcete elektroniku, použijte jeho doporučení.

Obecně regulace asynchronních motorů u ventilátorků by byla korektní pouze měničem, nebo přepínáním pólů. Protože cena korektního řešení je u malých ventilátorů ekonomický nesmysl, hledají se náhradní řešení. Korektní náhradní řešení je cesta, kterou se vydává třeba Willo u oběhových teplovodních čerpadel - bezkartáčový ss motor elektronicky komutovaný. I to je zde kladivo na komára.

Takže se zde jde na energeticky velmi ztátovou regulaci otáček zvýšením skluzu.

Zvýšení skluzu si můžete dovolit u pohonů, u kterých oteplení nebude tak kritické a které se dokážou rozeběhnout i s menším záběrovým momentem.
U ventilátoru se používá skutečnosti, že zatěžovací charakteristika potřebného momentu je kvadratická. To znamená, že v malých otáčkách je žádaný moment malý a že potřebný moment stoupá s rostoucími otáčkami a to velmi strmě. Dodáte-li do motoru moment menší než je potřebný pro plné otáčky, točí se ventilátor na úměrně menšímu dodanému momentu na nižší otáčky. Jak už uvedl kolega Rajmont, moment na hřídeli as. motoru je závislý na napájecím napětí. Bude-li se as. motor napájet sníženým napětím, sníží se jeho otáčky za cenu snížení momentu a zvýšení ztrát.
Ovšem asynchronní motor v takovém bodě běží s obrovským skluzem a velká část přiváděné energie se mění v železe a ve vinutí v teplo. U malých motorků to nebývá problém, jednak mají poměrně masivní tělo, které dokáže energii vyzářit a jednak je většinou motor integrován v oběžném kole a chladí se průtokem "samovyráběního" vzduchu, který jej  obtéká.
Ovšem je-li dodaný moment příliš malý a je menší než potřebný reálný rozběhový, motor se nedokáže spolehlivě roztočit (u digestoře protitlak z průvanu, mastnoty, prach) pak motor napájený sníženým napětím spolehlivě shoří. Spálení motorku se vám může provést i u digestoře, nebude-li chlazení motorku předimenzované, nebo když se budete snažit o příliš nízké otáčky.

Napětí je optimální snižovat transformátorkem, v tomto případě autotransformátorem. Sřední či efektivní hodnotu napětí lze snížit i elektronickým fázovým řízením, ale tato metoda má kromě nesporných výhod i velké nectnosti.
- Napětí a proud z elektronického triakového či tyristorového regulátoru obsahují z principu mnoho harmonických a to přispívá k dalšímu ohřevu motorku v polovičním úhlu zápalu ne menšímu než ztráty skluzem. Motorek je v některých otáčkách dvojnásobně tepelně namáhán.
- Motorek napájený sekaným proudem slyšitelně krokuje, zvyšuje se jeho hlučnost a zejména u digestoře celá digestoř nepříjemně rezonuje.
- použitý triakový regulátor musí být vhodný pro silně indukční zátěž. Na ty srandaregulátory s diakem zapomeňte, zapalovací impulz musí trvat celou dobu sepnutí tyristoru či triaku. Triak musí být moderního typu (snubberless). V dnešní době se řídící obvody řeší integráčem dobrý je U2008B a podobné.
V přiložené stavebnici je ideové zapojení (jedno z mála fungujících, ve kterém není typická chyba zapojení putující po českých webech - i těch slušných jako HW.cz). Prodejce takových ideových stavebnic (se zapojeními bez RC členu přes triac omezující du/dt a bez odrušení) bych bez slitování nechal máčt v koši do Vltavy, jako to dělávali s nepoctivými pekaři. Mají to dobře vymyšlené, musíte si furt kupovat spálené traiky a doma si zarušíte vše tak, že stejně pak koupíte profi výrobek určený pro regulaci ventilátorů, který vám již uvedl LAIK1.
Ovšem průkopníkům slepých uliček se meze nakladou, pokud vás to přestane bavit můžete použít zapojení s běžným stokorunovým transformátorkem a přepínačem - viz příloha.




 

[Daniel Reiský]

To Daniel Reiský:
PWM regulace jde pouze u DC napětí.

Ano, ano, ano.... Máte pravdu, PWM opravdu jen DC. Kaju se.  :'( :-[

[Jan Klimes]

Děkuji za odpovědi a nejspíše se uchýlím k řešení, které navrhl LAIK1, které bude nejspíše nejjednodušší.

[Jiří Kubík]

Ano, ano, ano.... Máte pravdu, PWM opravdu jen DC. Kaju se.  :'( :-[

Netřeba se káti.
http://en.wikipedia.org/wiki/Pulse-width_modulation