Схемы регуляторов скорости вращения вентилятора на 220 в

Отключение/включение автоматического управления скоростью в BIOS

В зависимости от типа мат.платы, версии и типа её BIOS и других факторов, программа может не работать, если в BIOS включена или выключена регулировка автоматически или на основе заданных шаблонов.

Поэтому, возможно, если Вы сталкиваетесь с проблемами в работе программы и она работает (или не работает), или же Вы хотите доверить управление мат.плате, то может потребоваться включить или выключить встроенную в BIOS систему регулировки. Примерно, в зависимости от версии, это делается так:

Т.е Q-Fan в положении Enable включает автоматическое управление на основе заданных параметров в BIOS, а Disable отключает этот параметр. В зависимости от типа BIOS, как видите на скриншотах выше, этот параметр может находится на разных вкладках и выглядеть по разному. Возможно так же, что требуется переключить CPU Fan Profile с Auto на Manual или наоборот.

К сожалению, невозможно рассмотреть все вариации, но так или иначе, эта вкладка обязательно присутствует в любом компьютере (за исключением, разве что, ноутбуков) и Вы можете её там найти. В частности, не всегда это называется Q-Fan, это может быть что-то вроде CPU Fan Contol, Fan Monitor и аналогичным образом.

В двух словах как-то так. Давайте переходить к послесловию.

Схема подключения регулятора скорости вентилятора

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:

1. Использовать специальные регуляторы, предназначенные для вентиляторов.
2. 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.

Способы регулировки скорости вращения бытовых вентиляторов

Существует достаточно много различных способов регулировки частоты вращения вентилятора, но практически применяются в домашних условиях только два из них. В любом случае Вы сможете только понизить число оборотов вращения двигателя только ниже максимально возможной по паспорту к устройству.

Разогнать электродвигатель возможно только с использованием частотного регулятора, но он не применяется в быту, потому что у него высокая как собственная  стоимость, так и цена на услугу по его установке и наладке. Все это  делают использование частотного регулятора не рациональным в домашних условиях.

К одному регулятору допускается подключение нескольких вентиляторов, если только их суммарная мощность не будет превышать величину номинального тока регулятора. Учитывайте при выборе регулятора, что пусковой ток электродвигателя в несколько раз выше рабочего.

Способы регулировки вентиляторов в быту:

1. С использованием симисторного регулятора скорости вентилятора- это самый распространенный способ, позволяющий постепенно увеличивать или уменьшать скорость вращения в пределах от 0 до 100 %.
2. Если электродвигатель вентилятора на 220 Вольт оборудован термозащитой (защитой от перегрева), тогда для управления оборотами применяется тиристорный регулятор.
3. Наиболее эффективным методом регулировки скорости вращения электродвигателя является применение моторов с несколькими выводами обмоток. Но многоскоростные электродвигатели в бытовых вентиляторах Я пока не встречал. Но В интернете можно найти схемы подключения для них.

Очень часто электродвигатель гудит на низких оборотах при использовании первых двух методов регулировки- старайтесь не эксплуатировать долго вентилятор в таком режиме. Если снять крышку, то при помощи находящегося под ней специального регулятора, Вы сможете, его вращая, установить нижний предел частоты вращения мотора.

Схема подключения симисторного или тиристорного регулятора скорости вентилятора

Практически во всех регуляторах стоят внутри плавкие ставки, защищающие их от токов перегрузки или короткого замыкания, при возникновении которых она перегорает. Для восстановления работоспособности необходимо будет заменить или отремонтировать плавкую ставку.

Подключается регулятор довольно просто, как обычный выключатель. На первый контакт (с изображением стрелки) подключается фаза от электропроводки квартиры. На второй (с изображением стрелки в обратном направлении) при необходимости подключается прямой вывод фазы без регулировки. Он используется для включения, например дополнительно освещения при включении вентилятора. На пятый контакт (с изображением наклонной стрелки и синусоиды) подключается фаза, отходящая на вентилятор. При использовании такой схемы необходимо использовать для подключения распределительную коробку, с которой Ноль и при необходимости Земля заводятся напрямую на вентилятор, минуя сам регулятор, для подключения которого понадобится всего-то 2 провода.

Но если распределительная коробка электропроводки находится далеко, а сам регулятор стоит рядом с вентилятором, тогда рекомендую использовать вторую схему. На регулятор приходит кабель электропитания, а затем с него уходит сразу на вентилятор. Фазные провода подключаются аналогично. А 2 нуля садятся на контакты № 3 и № 4 в любой последовательности.

Подключение регулятора скорости вращения вентилятора довольно просто сделать и своими руками, не вызывая специалистов. Обязательно изучите и всегда соблюдайте правила электробезопасности- работайте только на обесточенном участке электропроводки.

Управление с использованием широтно-импульсной модуляции напряжения

льтернативной технологией динамического управления скоростью вращения вентилятора кулера процессора является широтно-импульсная модуляция (Pulse Wide Modulation, PWM) напряжения питания вентилятора. Идея здесь тоже проста: вместо изменения амплитуды напряжения питания вентилятора напряжение подают на вентилятор импульсами определенной длительности. Амплитуда импульсов напряжения и частота их следования неизменны, и меняется только их длительность, то есть фактически вентилятор периодически включают и выключают. Подобрав частоту следования импульсов и их длительность, можно управлять скоростью вращения вентилятора. Действительно, поскольку вентилятор обладает определенной инертностью, он не может мгновенно ни раскрутиться, ни остановиться (рис. 3).

Рис. 3. Реакция вентилятора
на импульс напряжения

Если длительность импульса напряжения (T_on) меньше характерного времени раскрутки вентилятора (T_on < T_раскр), а длительность промежутка времени, в течение которого на вентилятор не подается напряжение (T_off), меньше характерного времени останова вентилятора (T_off < T_ост), то при подаче на вентилятор последовательности таких импульсов он будет вращаться с некоторой средней скоростью, значение которой определяется соотношением времен T_on и T_off (рис. 4).

Рис. 4. Управление скоростью вращения вентилятора при широтно-импульсной модуляции напряжения

Отношение времени Ton к периоду следования импульсов (T_on + T_off), измеряемой в процентах, то есть

.

называется скважностью импульсов. Если, к примеру, скважность составляет 30%, то время, в течение которого на вентилятор подается напряжение, составляет 30% от периода импульса

Реализации широтно-импульсной модуляции напряжения вентилятора осуществляется с помощью PWM-контроллера на материнской плате, причем данный тип управления поддерживается только материнскими платами для процессоров Intel.

PWM-контроллер, в зависимости от текущей температуры процессора, формирует последовательность импульсов напряжения с определенной скважностью, однако это  еще не импульсы напряжения, которые подаются на электродвигатель вентилятора. Последовательность импульсов, формируемая PWM-контроллером, используется для управления электронным ключом (транзистором), отвечающим за подачу напряжения (12 В) на электродвигатель

Упрощенная схема управления скоростью вращения кулера показана на рис. 5.

Рис. 5. Схема управления скоростью вращения вентилятора
при использовании PWM-сигнала

Кулеры, поддерживающие PWM-управление, должны быть четырехконтактными: два контакта необходимы для подачи напряжения 12 В, третий контакт  это сигнал тахометра, формируемый самим вентилятором и необходимый для определения текущей скорости вращения, а четвертый контакт используется для связи с PWM-контроллером.

Как уже говорилось, при широтно-импульсной модуляции напряжения для изменения скорости вращения вентилятора меняется скважность импульсов, но не частота их следования. Типичная минимально возможная скважность импульсов составляет 30%, а максимально возможная  100%, что соответствует постоянному напряжению на вентиляторе

Частота следования PWM-импульсов составляет от 21 до 25 кГц (типичное значение 23 кГц), то есть в течение одной секунды вентилятор включается и отключается приблизительно 23 тыс. раз! На рис. 6 показан пример осциллограммы PWM-импульсов с частотой следования 25 кГц и скважностью 78%.

Рис. 6

Осциллограмма PWM-последовательности со скважностью 78% при частоте следования 25 кГц

Скважность PWM-импульсов определяется текущей температурой процессора. Если температура процессора ниже некоторого порогового значения, то скважность импульсов минимальна  следовательно, вентилятор будет вращаться на минимальной скорости и создавать минимальный уровень шума

При превышении температуры процессора порогового значения скважность импульсов начинает линейно меняться в зависимости от температуры, увеличиваясь вплоть до 100%. Соответственно и скорость вращения вентилятора, равно как и уровень создаваемого им шума, будет изменяться в зависимости от температуры процессора (рис. 7).

Рис. 7

Зависимость скважности PWM-импульсов
от температуры процессора

В заключение отметим, что, как и в случае с DC-технологией, для реализации PWM-управления скоростью вращения кулера необходимо активировать данный режим управления в BIOS материнской платы.

Регулятор оборотов электродвигателя 220в. Схема и описание

Данный регулятор оборотов электродвигателя 220в позволяет изменять частоту оборотов вращения вентилятора либо электродвигателя, рассчитанных на работу от сети 220 вольт.

Достаточно популярным регулятором оборотов для электродвигателей на 220 вольт переменного тока является схема на тиристорах. Типовой схемой является подключение электродвигателя или вентилятора в разрыв анодной цепи тиристора.

Одно не маловажное условие при использовании подобных регуляторов, это надежный контакт во всей цепи. Что нельзя сказать про коллекторные электродвигатели, поскольку у них механизм щеток создает кратковременные обрывы электроцепи

Это существенно влияет на качество работы регулятора.

Описание работы схемы регулятора оборотов

Приведенная ниже схема тиристорного  регулятора оборотов,  как раз разработана для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей (электродрель, фрезер, вентилятор). Первое, что следует отметить, это то, что  двигатель вместе с силовым тиристором VS2 подсоединен в одну из диагоналей диодного моста VD3, на другую же  подается сетевое напряжение 220 вольт.

Помимо этого, данный тиристор контролируется достаточно широкими импульсами, благодаря которым, непродолжительные отключения активной нагрузки, которыми характеризуется работа  коллекторного двигателя,  не  влияют на  устойчивую  работу данной схемы.

Для управления тиристором VS1 на транзисторе VT1, собран генератор импульсов. Питание данного генератор осуществляется трапециевидным напряжением, создающимся в результате ограничения положительных полуволн стабилитроном VD1 имеющих частоту 100 Гц. Конденсатор С1 разряжается через сопротивления R1, R2, R3.  Резистором R1 осуществляется скорость разряда данного конденсатора.

При достижении на конденсаторе напряжения достаточного для открывания транзистора VT1, на управляющий вывод  VS1 поступает положительный импульс. Тиристор открывается и теперь уже на управляющем выводе  VS2 появляется длительный импульс управления. И уже с данного тиристора напряжение, которое фактически и влияет на величину оборотов, подается на двигатель.

Частоту оборотов вращения электродвигателя регулируют резистором R1. Так как в цепь  VS2 подключена индуктивная нагрузка, то возможно спонтанное отпирание тиристора,  даже при отсутствии управляющего сигнала.  Поэтому для предотвращения данного нежелательного эффекта, в схему добавлен диод VD2 который подключается параллельно обмотке возбуждения L1 электродвигателя.

Детали регулятора оборотов вентилятора и электродвигателя

Стабилитрон – можно заменить на другой с напряжением стабилизации в районе 27 – 36В. Тиристоры VS1 – любой маломощный с прямым напряжением более 100 вольт, VS2 — возможно поставить КУ201К, КУ201Л, КУ202М. Диод VD2 – с обратным напряжением не меньше 400 вольт и прямым током более 0,3А. Конденсатор C1 – КМ-6.

Настройка регулятора оборотов

Во время наладки схемы регулятора желательно применить стробоскоп, который позволяет измерить частоту вращения электродвигателя либо стрелочный вольтметр для переменного тока, который подсоединяют параллельно двигателю.

Вращая ручку резистора R1, определяют диапазон изменения напряжения. Путем подбора сопротивления R3 устанавливают данный диапазон в районе от 90 до 220 вольт. В том случае если при минимальных оборотах двигатель вентилятора работает  неустойчиво, то необходимо немного уменьшить сопротивление R2.

Сборка прибора своими руками

Регулятор оборотов вентилятора можно собрать своими силами. Для этого понадобятся простейшие составляющие, паяльник и немного свободного времени.

Чтобы изготовить своими руками контроллер, можно использовать различные комплектующие, выбрав наиболее приемлемый для себя вариант

Так, для изготовления простого контроллера предстоит взять:

• резистор;
• переменный резистор;
• транзистор.

Базу транзистора предстоит припаять к центральному контакту переменного резистора, а коллектор – к его крайнему выводу. К другому краю переменного резистора нужно припаять резистор сопротивлением 1 кОм. Второй вывод резистора следует припаять к эмиттеру транзистора.

Схема изготовления регулятора, состоящего из 3-х элементов, наиболее простая и безопасная

Теперь остается припаять провод входного напряжения к коллектору транзистора, который уже скреплен с крайним выводом переменного резистора, а «плюсовой» выход – к его эмиттеру.

Для проверки самоделки в действии понадобится любой рабочий вентилятор. Чтобы оценить самодельный реобас, предстоит подсоединить провод, идущий от эмиттера, к проводу вентилятора со знаком «+». Провод выходного напряжения самоделки, идущий от коллектора, присоединяется к блоку питания.

Окончив собирать самодельный прибор для регулировки оборотов, обязательно его нужно проверить в работе

Провод со знаком «–» подсоединяется напрямую, минуя самодельный регулятор. Теперь остается проверить в действии спаянный прибор.

Для уменьшения/увеличения скорости вращения лопастей кулера нужно крутить колесо переменного резистора и наблюдать изменение количества оборотов.

При желании можно своими руками создать контроллер, управляющий сразу 2-мя вентиляторами

Это самодельное устройство безопасно для использования, ведь провод со знаком «–» идет напрямую. Поэтому вентилятору не страшно, если в спаянном регуляторе вдруг что-то замкнет.

Такой контролер можно использовать для регулировки оборотов кулера, вытяжного вентилятора и других.

Как уменьшить или увеличить скорость?

В вытяжках благодаря ступенчатой регулировке скорости вентилятора можно менять интенсивность потока, которая влияет на общий воздухообмен. Для управления и используется способ изменения напряжения.

Эффективность прибора доказана на практике. Простое и недорогое устройство подходит для бытовых и общественных помещений. Оно также может выполнять и дополнительные функции.

Например, у модели O’Erre RG 5 AR, кроме возможности подсоединения реверсивных вентиляторов, предусмотрен модуль для подключения управления светом. В корпусе есть и плавкий предохранитель на 2 А

Скорость увеличивается или уменьшается механическим способом. В модулях имеется колесико для ступенчатого изменения оборотов двигателя вытяжки.

Перед подключением питания необходима проверка соединений проводов и эффективности заземления. Часто включать или выключать питание не рекомендуется: непрерывная работа регулятора обеспечивает оптимальную температуру и препятствует появлению конденсата в корпусе устройства.

Если у прибора отсутствует функция автоматического перезапуска и произошел перегрев, нужно устранить причины. Переключатель на время остывания двигателя устанавливается в нулевое положение, затем аппарат перезапускается.

Принцип работы вентилятора

Согласно техническому определению, вентилятор — это прибор, служащий для перемещения газа путём создания избыточного давления или разрежения. По своему конструктивному исполнению он разделяется на осевой и радиальный. Практически все вентиляторы, применяемые в быту, представляют собой осевой тип конструкции. Использование этого вида характеризуется удобством получения направленного воздуха различной силы и давления. Вентиляторы разделяют по месту использования, они могут быть:

• многозональные;
• канальные;
• напольные;
• потолочные;
• оконные.

Осевые, иное название аксиальные, вентиляторы в качестве основного узла используют рабочее колесо. Это колесо располагается на оси электродвигателя, содержит внешний ротор и имеет в своей конструкции лопатки, расположенные под углом с учётом аэродинамических свойств. Благодаря такому расположению и происходит создание и формирование воздушного потока.

В качестве электродвигателя применяют однофазный асинхронный двигатель, ось которого повторяет движения нагнетаемого или разряжаемого им потока воздуха. Такой электромотор состоит из ротора, размещённого внутри статора. Промежуток между ними составляет не более двух миллиметров. Статор имеет вид сердечника с пазами, через которые намотана обмотка. Ротор выглядит как подвижная часть с валом, содержащая в своём составе сердечник с короткозамкнутой обмоткой. Такая конструкция напоминает беличье колесо.

При подаче переменного тока на обмотку статора, согласно законам физики, появляется переменный магнитный поток. На помещённом внутрь этого потока замкнутом проводнике возникает электромагнитная индукция (ЭДС), а значит, появляется и ток. Благодаря чему в переменном магнитном поле оказывается проводник с током. Это приводит к вращению проводника, то есть ротора.

Таким образом, чтоб создать регулятор оборотов вентилятора на 220 В, понадобится изменять величину воздействующего на ротор магнитного поля. В свою очередь, значение магнитного поля зависит от величины тока, а значит при снижении его величины уменьшается и скорость вращения.

Ещё один параметр, от которого зависит число оборотов электродвигателя, является частота переменного напряжения. Частотные преобразователи, изменяющие частоту, характеризуются сложностью изготовления и дороговизной, по сравнению с изменяющими уровень напряжения. В бытовых условиях применяются редко, хоть позволяют достигать лучших результатов в точности настройки.

По виду используемой схемотехники приборы, управляющие скоростью вращения, разделяются на:

• тиристорные;
• трансформаторные.

Способы регулирования скорости вращения асинхронного двигателя

Сегодня можно купить регулятор скорости вращения вентилятора нескольких типов в зависимости от конструкции или способа регулирования. Выбор конкретного устройства зависит от основных параметров системы, ее функциональных характеристик. Есть много практических схем регуляторов, основанных на различных принципах управления:

Регулирование напряжением – принцип регулирования оборотов основан на изменении питающего напряжения с определенного уровня до максимума. Нижний порог зависит от характеристик самого двигателя, его конструкции и параметров обмоток. Этот режим является более простым в реализации, для чего можно использовать автотрансформаторы, симисторы или транзисторные схемы с регулированием напряжения. К нюансам работы подобных схем относится то, что двигатель, кроме скорости вращения, теряет и часть своей мощности. Кроме этого, существенно нагреваются обмотки двигателя, что говорит не о снижении мощности, а о ее подавлении на компонентах схемы, поэтому и об экономичности этих решений говорить не стоит.

Частотные регуляторы – самый эффективный метод управления скоростью вращения, позволяющий сохранять момент двигателя. Также частотный принцип изменения оборотов может обеспечить со снижением скорости вращения и экономию мощности, поэтому такая схема является более эффективной. Но из-за сложности реализации конструкции стоимость аппаратуры становится довольно высокой. По этой причине многие предпочитают использовать более простые устройства с регулированием напряжения.

Диммеры или схемы с автоматическим включением вращения. Представляют собой устройства, изготовленные на фотоэлементах или на звуковых датчиках, которые включат вентилятор по хлопку или по появлению объекта в зоне видимости сенсоров. Такие устройства актуально использовать в туалете, когда постоянно забываешь выключать свет.

Трансформаторные системы регулирования скорости вращения двигателей

На регулятор скорости вращения вентилятора 220в схема достаточно проста. Ступенчатое изменение осуществляется при помощи автотрансформаторов с дополнительными обмотками. Количество ступеней может быть любым, что зависит от плавности и дискретности переключения режимов. Трансформаторные устройства регулирования являются достаточно надежными и практичными.

Но сложность заключается в том, что переключение ступеней обычно выполняется механическим способом посредством 5-ступенчатого переключателя. В более дорогих устройствах применен принцип ступенчатого управления, но с использованием электронных ключей. Благодаря отсутствию скользящих контактов исключается вероятность искрения и прогорания контактных площадок на больших мощностях. Плюс ко всему осуществляется полностью беззвучное переключение между режимами.

К нюансам подобных устройств следует отнести:

• Большие габариты – используемый трансформатор обычно имеет существенный вес, даже при выполнении регулирования скорости оборотов небольшого по размерам и мощности вентилятора.
• Сложность изготовления системы регулирования для более мощных двигателей. При использовании мощных асинхронных моторов габариты автотрансформатора существенно увеличиваются, что делает систему регулирования тяжелой и неудобной.
• Стационарность. Трансформаторные системы в основном являются монтируемыми на месте и непереносными, что исключает возможность мобильности.