Преобразователь AC-DC 90-240В в 60-120В на 10А, питание электромотора с рег. оборотов Опции

[ADOWWW]

Привет коллеги !
Мне поставленна задача разработать компактный блок управления коллекторным двигателем для работы в сетях с 90-240в.
Мотор могу преименить или на 120в 10А или на 230в 5А. В зависимости от решения схемы управления. Необходимо регулировать обороты движка в пределах примерно от 50%-60% до мах.. Цепь регулятора ( потонциометра)обязательно с развязкой на мин. 1500в и с возможностью дистанционного вкл-выкл вне зависимости от положения регул. потенциометра.
Для эксперементов взял движек на 120в 10А. По даташиту он может работать от постоянки и от переменки.
Попробовал простейшее решение на тиристоре с фаз. управлением. Управление развязал оптроном, на оптроне же завел компенсацию диапазона регулирования. Слабое место обнаружилось при больших величинах напряжений питания и высоких углах регулировки, срезы полуволн настолько узкие, что мотор просто не может запуститься.
Повозился немного с попытками притянуть за уши схему, но решение получается не изящным, грубым и малопонятным.
Есть мысли, рализовать все это на импульснике, но честно говоря не хватает опыта разработки силовых преобразователей. В чем и прошу помочь
Не знаю как проще, вернее надежнее сделать. Сначала получить стаб. 120В в диапазоне 90-240, затем ШИМ для регулирования оборотов. Или сразу мастырить блок питания с регулировкой выходного напр. скажем - от 60 до 120в с мультивольтажем на входе. ?
Было бы интересно послушать мысли опытных в этом деле коллег Ну и по возможности получить пинок в нужном направлении ( шимы, драйверы и тд. ) или ссылки на похожие решения.

[Plain]

для работы в сетях с 90-240в

Очевидно же, что работу надо начинать с изучения требований к нагрузке в законодательствах всех стран с перечисленными сетями.

[xemul]

Мне поставленна задача разработать компактный блок управления коллекторным двигателем для работы в сетях с 90-240в.
Мотор могу преименить или на 120в 10А или на 230в 5А.

Что такое "от 50%-60% до мах", пока не понятно, но если оно не имеет отношения к стабилизации скорости, то возьмите какой-нить регулятор оборотов для электроинструмента и срисуйте схему (или просто наклейте свою лейбу).

[ADOWWW]

Очевидно же, что работу надо начинать с изучения требований к нагрузке в законодательствах всех стран с перечисленными сетями.

Если это не простой наезд на "новичка", то мне не известны особые требования предъявляемые к потребителю, есть нормы по ЭМИ, но эти моменты пока не обсуждаю.
Поясните, что именно Вы имели в виду ?

Что такое "от 50%-60% до мах", пока не понятно, но если оно не имеет отношения к стабилизации скорости, то возьмите какой-нить регулятор оборотов для электроинструмента и срисуйте схему (или просто наклейте свою лейбу).

Нет, особого требования к оборотам нет, мотор идет в составе вакуумного насоса. Но предложенное Вами решение не пройдет, так как вероятно Вы не внимательно прочли все сообщение.

[V_G]

1. А каков принцип действия мотора, работающего и от постоянки, и от переменки?
2. Если у вас все-таки стандартный асинхронник, лучше применить готовый инвертор и не изобретать велосипед. Тем более на такие мощности...

[xemul]

1. А каков принцип действия мотора, работающего и от постоянки, и от переменки?
2. Если у вас все-таки стандартный асинхронник, лучше применить готовый инвертор и не изобретать велосипед. Тем более на такие мощности...

Мне поставленна задача разработать компактный блок управления коллекторным двигателем

Нет, особого требования к оборотам нет, мотор идет в составе вакуумного насоса. Но предложенное Вами решение не пройдет, так как вероятно Вы не внимательно прочли все сообщение.

Не пройдёт по какому параметру? По "Мне поставленна задача разработать"?

[ADOWWW]

1. А каков принцип действия мотора, работающего и от постоянки, и от переменки?
2. Если у вас все-таки стандартный асинхронник, лучше применить готовый инвертор и не изобретать велосипед. Тем более на такие мощности...

http://www.centralvacuummotor.com/Domel/49...3%20211%20D.pdf а простой коллекторный мотор.
Устройство должно заменить существующее, поскольку изделия будут поставляться в мультивольтажном варианте, от применения разных момторов и разнвх вариантов плат управления решено было отказаться.

По "Мне поставленна задача разработать"?

типА того.
Питание

Сообщение отредактировал ADOWWW - Mar 13 2013, 13:15

[Microwatt]

Короче, нужен DC-DC на 1.5 кВт. Само по себе решение вроде прозрачно, выпрямили и бакбуст. Может, двухфазный.
Вот только как это аккуратно совместить с сетью по коэффициенту мощности... Корректор может оказаться сложнее самого стабилизатора.

[ADOWWW]

Короче, нужен DC-DC на 1.5 кВт. Само по себе решение вроде прозрачно, выпрямили и бакбуст. Может, двухфазный.
Вот только как это аккуратно совместить с сетью по коэффициенту мощности... Корректор может оказаться сложнее самого стабилизатора.

В самом устройстве уже стоит корректор, там своих БП выше крыши. ))

[Plain]

эти моменты пока не обсуждаю

Безусловно, Вы можете для личного кругосветного путешествия собрать пылесос с вентильным выпрямителем и универсальным входом. Но если попытаетесь официально продать его где-то по пути, то эти "моменты" всё равно придётся обсуждать с местными властями.

В самом устройстве уже стоит корректор

Тогда тема должна была быть о DC-DC, потому как на выходе ККМ постоянное напряжение.

[xemul]

Питание

Ну да, какое ж творчество без еды.
Предполагается ли, что мультивольтажное изделие должно работать от сети 220 VAC с двигателем на 110 VAC (и наоборот)?
Посмотрите на стародревние U211B2/B3 (выпускаются и используются до сих пор) - уже тогда люди знали, как бороться с "мотор просто не может запуститься", - или поищите их новые инкарнации.

[ADOWWW]

Тогда тема должна была быть о DC-DC, потому как на выходе ККМ постоянное напряжение.

В принципе можно и так поставить вопрос. Но не думаю что есть особая необходимость заморачиваться с ККМ
Мощность потребляемая в общем около 3 кВт, т.е. мой пылесос не сильно повлияет на общий результат, кроме того само устройство промышленного применения и мы попадаем под нормы EN60601-1, где в принципе для устройств более 1000Вт КМ не регламентируется.

Давайте возможные варианты реализаций пообсуждаем, пока как водится, на личность ТС не перешли...

Ну да, какое ж творчество без еды.
Предполагается ли, что мультивольтажное изделие должно работать от сети 220 VAC с двигателем на 110 VAC (и наоборот)?
Посмотрите на стародревние U211B2/B3 (выпускаются и используются до сих пор) - уже тогда люди знали, как бороться с "мотор просто не может запуститься", - или поищите их новые инкарнации.

Именно при таком варианте на половинной мощности двигатель не может запустится. И дело не во временах, просто срез синусойды получается настолько узким, что мощности заключенной в площади фигуры просто не хватает, чтоб сдвинуть роттор с мертвой точки. Я перепробывал пару готовых микрух, типа той/, что Вы любезно посоветовали , просто на аналоге динистора собирал, везде одна и та же проблема.
Единственный результат был при принудительном открытии тиристора при включении на полную мощность с выходом в режим регулирования с задержкой в пару секунд. Но это решение мне не понравилось. Потому как 120в движок так взвывал на 220в, что аж грустно становилось. А по ТЗ двигатель включается по сигналу оператора, что может происходить достаточно быстро, даже когда вал крутится, и в этом случае принудительный пуск просто не нужен. Схема стала обрастать сомнительными элементам, и в итоге мне самому разонравилась идея применения тиристорного регулирования. Думаю все же с вашей помощью соберу на ШИМ. ))

Да, возможно не совсем ясно выразил мысль. Мотор предпологается устанавливать 120В. Так думаю проще запитать его от повышенного напряжения сетей 220в , чем повышать сети 120в для применения 220вольтового мотора. НО, если будет необходимость изходя из схемотехнических соображений применить 220в мотор, то без проблем. Но на всей серии продукта будет использываться мотор только одного типа. Или 120 или 220В

[Microwatt]

В принципе можно и так поставить вопрос. Но не думаю что есть особая необходимость заморачиваться с ККМ
Мощность потребляемая в общем около 3 кВт, т.е. мой пылесос не сильно повлияет на общий результат,

1. Микруха называется микросхема, синусойда - синусоида.
2. На провокации установить АС двигатель не поддавайтесь. Это усложнение из-за желания свести любую задачу к ранее решенной.
3. Если с ККМ вопрос улажен, то для 120-вольтового двигателя DC-DC стабилизатор вразумительной сложности как-то просматривается. Уточните , все-таки, что за напряжения от ККМ поступают, это обычно выше, чем прямо из сети. Нужно верно определить диапазон входных напряжений на стабилизаторе.

[ADOWWW]

Microwatt,
1. ОК, приму к сведению.
2. Не поддамся, поскольку оба двигателя уже сертефицированны для применения в этом устройстве и менять их не представляется возможным.
3. Источники которые наличествуют оснащенны ККМ, на общую мощность около 3кВт. Я не планировал запитывать пылесос после штатных ККМ, поскольку пока необходимость в коррекции не просматривается. По результатам разработки и тестов , конечно померить все же будет не плохо, но необходимости в этом нет. Питание на пылесос по ТЗ, поступает после ВЧ П-фильтра и является напряжением сети.
Т.е. от 110VAC - 240VAC 50/60 Hz

Я попытался собрать трансформаторный DC-DC стабилизатор на МАХ5022, они просто были под рукой, но регулировки выходного напряжения в широких приделах достичь не получилось, срывалась генерация, пару раз сдох транзистор ключа. Причем нагрузкой была 60ватт лампочка.
Думаю проблема была в уменьшении питания при нижнем приделе регулирования, теоретически можно ввести и отдельный питатель для ШИМ контроллера, но пока я не залез в дебри изобретательства велосипеда решил спросить совета у знающих людей, да и просто подискутировать на эту тему с коллегами будет полезно, может какие мысли новые появятся.

[Herz]

Слабое место обнаружилось при больших величинах напряжений питания и высоких углах регулировки, срезы полуволн настолько узкие, что мотор просто не может запуститься.

Именно при таком варианте на половинной мощности двигатель не может запустится. И дело не во временах, просто срез синусойды получается настолько узким, что мощности заключенной в площади фигуры просто не хватает, чтоб сдвинуть роттор с мертвой точки.

Тут явно какой-то парадокс. Если напряжение максимальное - 240В и нужна половинная скорость, то при фазовом регулировании участок полусинусоиды должен получаться совсем не таким уж узким - более четверти. Это раз. Второе - нет принципиально никакой разницы, каково питающее напряжение, если Вы сохраняете для старта ту же площадь фигуры. Посчитайте их внимательнее. И третье - мотор не может разогнаться мгновенно. Если он уже вращается и нужно включить половинную скорость, то проблемы со стартом, само собой, нет. Если стоит - то вполне логично подать на мотор для старта увеличенное напряжение. Только, наверное, не так надолго, как это делали Вы, что мотор "взвывал".

[ADOWWW]

Тут явно какой-то парадокс. Если напряжение максимальное - 240В и нужна половинная скорость, то при фазовом регулировании участок полусинусоиды должен получаться совсем не таким уж узким - более четверти.

Да, напряжение 240в, двигатель на 120в причем на 50% оборотов, соответственно напряжение пика синусоиды около 60В, Но я считал, что поскольку мощность связанна с напряжением квадратично, то и потери будут не в 4 , а в 16 раз. Потому и имею этот результат. Поправте если я не прав.

... нет принципиально никакой разницы, каково питающее напряжение, если Вы сохраняете для старта ту же площадь фигуры. Посчитайте их внимательнее.

Да, согласен но увиличить площадь могу только за счет повышения напряжения (уменьшения угла открытия), но я не хочу привышать напряжение на обмотках, хотя конечно с мотором скорее всего ничего не случится, но это решение трудно будет обосновать.

... мотор не может разогнаться мгновенно. Если он уже вращается и нужно включить половинную скорость, то проблемы со стартом, само собой, нет. Если стоит - то вполне логично подать на мотор для старта увеличенное напряжение. Только, наверное, не так надолго, как это делали Вы, что мотор "взвывал".

Этот путь уже проходился. И изменял время, и завязывал время на напряжение сети, и давал поправку на скважность включения ( учитывая инерцию турбины). Говорил уже, схема начала разрастатся и усложнятся, причем устойчивость и повторяемость стала под большим вопросом.
Мне больше импонирует вариант с ШИМ, или возможна комбинация из этих двух вариантов.
Интересно, никто не сталкивался с решением подобной задачи ?

Думаю, могу сформулировать так, чтоб не возвращатся к дисскусиям о применении фазового управления, нужен преобразователь с мультивольтажем на входе и выходом 120В 10-12А постоянного напряжения, плюс ШИМ регулятор оборотов ( ШИМ-РО ) электромотора постоянного тока.
Фактически задача из 240 получить 120 вольт с нужным током. 120вольт могу подавать после выпрямления сразу на схему ШИМ-РО.
Поскольку гальванической развязки не нужно, то видется что то типа отрицательной вольтодобавки, степ-даун или что то еще в этом роде. Что скажите гуру ?

[Microwatt]

Изините, я не обратил внимания на Ваш адрес. Тогда некоторые огрехи в русском вполне простимы.

Поскольку ясно, что есть двигатель постоянного тока, управлять им фазовым регулированием через тиристор от переменного напряжения - Вы любой, даже 3-киловаттный стабилизатор испортите по форме тока, гармоникам. От этого пути следует сразу отказаться.

Простой DC-DC (по топологии простой, не по исполнению) просматривается в виде бакбуста или инвертирующего стабилизатора, правильнее.
Это когда выходное напряжение снимается относительно плюса входного в схеме повышающего (буст) стабилизатора.
Эта топология имеет одно простое моточное (дроссель), один мощный ключ и приемиста. Т.е. обладает широким диапазоном регулирования соотношения входное-выходное напряжение. Повышающе-понижающий. И еще - отказоустойчива, при пробое ключа двигатель не повредится.
Поработайте в этом направлении. Я не имею практического опыта с такими мощностями. Тут, наверное, уже IGBT понадобятся при относительно невысокой частоте и хорошая проработка конструкции с теплом. Но 400-500 ватт при сходных величинах входного и выходного вроде получается.
Думаю, еще кто-то тут поможет в этом направлении. Люди многие десятки кВт стабилизаторы делали.
Еще, мне, просто для ясности. Мультивольтаж - так называемый, универсальный вход 110-220 вольт, без специального переключения на разные стандарты? Я Вас правильно понимаю?

[xemul]

Забавно.
На второй странице топика удаётся выяснить, что двигатель постоянного тока, хотя в первом посте ТС сразу сказал - двигатель коллекторный.
Там же продолжаются рассуждения за форму тока, хотя на 1-ой странице ТС уже отметил слегка фиолетовый оттенок этого аспекта. (если вдруг, то на подумать: какая нагрузка на выходе фазового регулятора наиболее неприятна для формы тока?)
И предлагается простое решение с одним неудобством - нужно куда-то пристроить 400-500 Вт, не влезающие в КПД. (если вдруг: нужно будет постараться посеять на симисторе при условиях ТС больше 15 Вт)
Желаю плодотворной дискуссии.

[Microwatt]

Забавно.
. (если вдруг, то на подумать: какая нагрузка на выходе фазового регулятора наиболее неприятна для формы тока?)
И предлагается простое решение с одним неудобством - нужно куда-то пристроить 400-500 Вт, не влезающие в КПД. (если вдруг: нужно будет постараться посеять на симисторе при условиях ТС больше 15 Вт)
Желаю плодотворной дискуссии.

Угу. А еще - не знаю как симистором из 90 вольт сделать 120. Про форму тока тут уже можно не говорить. В заголовке темы - диапазон входных напряжений.
Но вот почему придется пристраивать куда-то 400-500Вт тепла - непонятно. Бакбуст такого калибра должен иметь КПД не менее 0.94-0.95.
Это не 15 ватт, конечно, но вполне приемлемо для импульсного регулятора такой мощности. 50-60 ватт тепла в предельном режиме- можно надеяться.

[Plain]

блок питания с регулировкой выходного напр. скажем - от 60 до 120в с мультивольтажем на входе.

Инвертирующий (он же buck-boost) ККМ полностью подходит под данное описание. Собирается достаточно примитивно в виде, например, многофазного регулятора, на 100% из готовых деталей. Теоретически, можно взять любой готовый PFC порядка 1,5 кВт и включить его в такой топологии, т.е. изменив схему ОС, а также подключение и тип выходного конденсатора.

[xemul]

Угу. А еще - не знаю как симистором из 90 вольт сделать 120. Про форму тока тут уже можно не говорить. В заголовке темы - диапазон входных напряжений.

Если бы все ТС придумывали адекватные заголовки...
По ходу пьесы ТС признался, что реальные обороты двигателя ему не интересны, из чего у меня получился простой вывод о лишних сущностях. (но обороты я бы таки отслеживал хотя бы по пульсациям тока на переползании щёток по полюсам якоря)

Но вот почему придется пристраивать куда-то 400-500Вт тепла - непонятно. Бакбуст такого калибра должен иметь КПД не менее 0.94-0.95.

Я, честно говоря, тоже не понял, как соотносятся 400-500 Вт с бакбустом на 1.5 кВт, поминавшемся ранее, и сделал неправдоподобное предположение.

Это не 15 ватт, конечно, но вполне приемлемо для импульсного регулятора такой мощности. 50-60 ватт тепла в предельном режиме- можно надеяться.

ПМСМ, это не единственная причина, почему регуляторы оборотов во всякоразных (бытовых в том числе) пылесосах и перфораторах не делают на бакбустах.

[ADOWWW]

Еще, мне, просто для ясности. Мультивольтаж - так называемый, универсальный вход 110-220 вольт, без специального переключения на разные стандарты? Я Вас правильно понимаю?

Да, все верно.
Раньше мы приборы для США выпускали отдельно, на отдельной комплектующей базе. Сейчас получили сертифекацию на весь амереканский рынок и Японию. Вобщем пришлось в срочном порядке переделывать источники на мультивольтаж. А мы большую часть силовых питателей заказываем на стороне, и как бы проблемы нет. А то что у нас разрабатывается из электроники, это в основном управление, сенсоры и т.д. Но есть спецефические части, типа этого пылесоса. Передать разработку другим, то же сложность, мы выпускаем мед. оборудование и соответственно смежники должны иметь сертифекат на ЕУ и Америку, а это для мелких фирм практически нереально, крупные не заморачиваются на такие заказы...

По поводу грамматики, Вы правы, Русский мне не родной, хотя думаю на русском и говорю без акцента. Но по рус.яз. пожизни был трояк )))
Но это так, лирическое отступление.

Ткните носом в подходящий даташит или схему.

[Microwatt]

ПМСМ, это не единственная причина, почему регуляторы оборотов во всякоразных (бытовых в том числе) пылесосах и перфораторах не делают на бакбустах.

Так вроде перфораторов и дрелей, холодильников с питанием напрямую от 90 до 220 никто и не делает. Тут задача нестандартная.

[xemul]

Тут задача нестандартная.

Согласен. Вряд ли оборудование фирмы ТС расходится миллионными тиражами, и, вероятно, цена изобретаемой унификации на фоне остального для неё не критична. Тогда решение Вы и Plain уже подсказали.

[perfect]

У них там для 110 вольтовых сетей и моторы пылесосов соответствующие. Велючить такой мотор в сеть 230 - пронижающий импульсный преобразователь. С регулировкой.
У шуруповёртов, например, регулятор сделан даже вообще без дросселя. Но тут лучше с ним, да ? А за ним небольшой конденсатор, ну не элетролит же на сотни микрофарад.
Зачем пылесосу PFC не знаю, пусть ШИМит напрямую что есть. Ну, фильтр сетевой надо.

Сообщение отредактировал perfect - Mar 15 2013, 15:04

[ADOWWW]

Приняв во внимание советы, нагуглил вот такой сабж L6562 Что скажете по поводу этой микросхемы ?

[Starichok51]

по сравнению с тем, как пишут русские ребята на форумах, вам за русский язык можно смело ставить пять, с маленьким минусом.

[Herz]

Приняв во внимание советы, нагуглил вот такой сабж L6562 Что скажете по поводу этой микросхемы ?

Да хорошая микросхема, только всех проблем не решит.

[perfect]

Я думаю так, что между входом - сетью стандарта 220 или 110 и выходом - два провода на мотор, установлена коробочка, на выходе которой красным 1 - без регулировки, 2 - регулировка на минимум. ШИМ понижающий.


Сообщение отредактировал perfect - Mar 16 2013, 12:44

[Plain]

perfect, в теме уже неоднократно повторялось — сеть 90 В, двигатель 120 В.

[perfect]

Гугль нагуглил что меньше всех у японцев - 100. Тогда проще всего чтоб был мотор японского пылесоса.
Ну, либо дополнительный источник, но не на всю энергию через себя, а только довесок, добавка.

[Plain]

Да, можно сделать для входного ниже номинала такую добавку — например, повышающий автотрансформаторный пуш-пул. Вопрос к топологии ШИМ практически только один — ЭМИ.

[ADOWWW]

Все же хочу собрать тестовый вариант на этой IC и погонять его на разных режимах и нагрузках. Микросхемы заказал. Необходимо определиться с трансформатором, может подскажите методику расчета?

[Plain]

Для Вашей задачи ток дросселя будет 100 А, и это лишь одна из тем проблем, о которых Вас предупредили выше. Предел в 350 Вт, который указан в бумаге на эту деталь, он ведь обусловлен законами природы.

[ADOWWW]

Для Вашей задачи ток дросселя будет 100 А, и это лишь одна из тем проблем, о которых Вас предупредили выше. Предел в 350 Вт, который указан в бумаге на эту деталь, он ведь обусловлен законами природы.

как Вы это вычеслили ?

[Plain]

Упрощённо:

D = Uout / (Uin + Uout) = 120 В / (90 В * 2^(1/2) + 120 В) = 0,49

Ipk_in = Ppk / (Uin * 2^(1/2)) = 2 * P / (Uin * 2^(1/2)) = 2 * 1200 Вт / (90 В * 2^(1/2)) = 18,9 А

Ipk_L = 2 * Ipk_in / D = 2 * 18,9 А / 0,49 = 77 А

[ADOWWW]

Извеняюсь за долгое молчание. Полно другой работы, недают заняться творчеством

Plain, Понятно. Я прикидывал ток дросселя по формулам для Степдаун получалось около 40А, что в принципе по масса-габаритам не страшно.

Появилось пару идей по усовершенствованию моего первого варианта, фазовой регулировки. Сейчас собрал макет, буду тестировать до конца недели, по результатам отпишусь.
Если получится - хорошо, нет, отрицательный результат то же результат... ))) Тогда с чистой совестью буду мучать ШИМ ))

[SNGNL]

Мне поставленна задача разработать компактный блок управления коллекторным двигателем для работы в сетях с 90-240в.

Ваша задача решаема на регуляторе с фаз. управлением, если примените соответствующий двигатель. Это DC машины с постоянными магнитами (PM DC), либо с параллельным возбуждением (SHW).

[ADOWWW]

Ваша задача решаема на регуляторе с фаз. управлением, если примените соответствующий двигатель. Это DC машины с постоянными магнитами (PM DC), либо с параллельным возбуждением (SHW).

Есть много вариантов решения проблемы, но дело в том, что двигатель уже есть. И менять конструкцию вакуумного насоса невозможно.

[SNGNL]

Тут явно какой-то парадокс. Если напряжение максимальное - 240В и нужна половинная скорость, то при фазовом регулировании участок полусинусоиды должен получаться совсем не таким уж узким - более четверти. Это раз. Второе - нет принципиально никакой разницы, каково питающее напряжение, если Вы сохраняете для старта ту же площадь фигуры.

Применительно к УКД (универсальный коллекторный двигатель), разница есть. На низких скоростях, механические характеристики(DC vs AC ) существенно отличаются.

Есть много вариантов решения проблемы, но дело в том, что двигатель уже есть. И менять конструкцию вакуумного насоса невозможно.

Как вариант, можно попробовать изменить схему подключения (для DC!).