Регулятор оборотов мощности
Принципы работы
С помощью него электроприбор работает в установленной частоте оборотов двигателя и не снижает ее. Также регулятор скорости двигателя влияет на охлаждение и вентиляцию мотора. C помощью мощности устанавливается скорость, которую можно как поднять, так и снизить.
Вопросом о том, как уменьшить обороты электродвигателя 220 В, задавались многие люди. Но данная процедура довольно проста. Стоит только изменить частоту питающего напряжения, что существенно снизит производительность вала мотора. Также можно изменить питание двигателя, задействуя при этом его катушки. Управление электричеством тесно связано с магнитным полем и скольжением электродвигателя. Для таких действий используют в основном автотрансформатор, бытовые регуляторы, которые уменьшают обороты данного механизма. Но стоит также помнить о том, что будет уменьшаться мощность двигателя.
Вращение вала
Двигатели делят на:
- асинхронные,
- коллекторные.
Регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя зависит от подключения тока к механизму. Суть работы асинхронного мотора зависит от магнитных катушек, через которые проходит рамка. Она поворачивается на скользящих контактах. И когда при повороте она развернется на 180 градусов, то по данным контактам связь потечет в обратном направлении. Таким образом, вращение останется неизменным. Но при этом действии нужный эффект не будет получен. Он войдет в силу после внесения в механизм пары десятков рамок данного типа.
Двигатель стиральной машины также нуждается в регулировке мощности. Для этого были сделаны специальные платы, которые справляются со своей работой: плата регулировки оборотов двигателя от стиральной машины несет многофункциональное употребление, так как при ее применении снижается напряжение, но не теряется мощность вращения.
Схема данной платы проверена. Стоит только поставить мосты из диодов, подобрав оптрон для светодиода. При этом еще нужно поставить симистор на радиатор. В основном регулировка двигателя начинается от 1000 оборотов.
Если не устраивает регулятор мощности и не хватает его функциональности, можно сделать или усовершенствовать механизм. Для этого нужно учитывать силу тока, которая не должна превышать 70 А, и теплоотдачу при использовании. Поэтому можно установить амперметр для регулировки схемы. Частота будет небольшой и будет определена конденсатором С2.
Далее стоит настроить регулятор и его частоту. При выходе данный импульс будет выходить через двухтактный усилитель на транзисторах. Также можно сделать 2 резистора, которые будут служить выходом для охладительной системы компьютера. Чтобы схема не сгорела, требуется специальный блокиратор, который будет служить удвоенным значением тока. Так данный механизм будет работать долго и в нужном объеме. Регулирующие приборы мощности обеспечат вашим электроприборам долгие годы службы без особых затрат.
Что это такое?
В болгарках с регулятором скорости применяют коллекторные двигатели с последовательным возбуждением. Они могут работать на постоянном или переменном токе. Двигатель такого типа легко регулируется изменением тока в цепи.
Благодаря тому, что современные регуляторы используют ключевое импульсное управление, они греются очень незначительно и могут быть встроены в корпус даже малогабаритного инструмента. Для регулирования используется потенциометр, ручка которого выводится на рукоятку машины.
Зачем контролировать скорость движения диска?
Различные скорости резания или шлифования требуются по физическим свойствам материалов, с которым работают. Так, высокая скорость при небольшом давлении требуется при резке твердых материалов, которые иначе могут крошиться или раскалываться. Мягкие материалы, нестойкие к действию тепла (термопласты, дерево), наоборот, требуют малой скорости:
- керамика: 10000 об/мин;
- металл: 8000 об/мин;
- твердые пластики: 5000 – 8000 об/мин;
- дерево: 3000 – 5000 об/мин;
- мягкие пластики: менее 2000 об/мин.
Все профессиональные инструменты снабжены стабилизированным регулятором скорости, но недорогие бытовые УШМ, мощностью менее 1200 Вт, не всегда дополняются им. В этой статье поговорим о том, как сделать такой регулятор самостоятельно, чтобы уменьшить обороты.
Регулятор оборотов и плавный запуск — с какой целью необходимы
В современных болгарках используют две принципиальные функции, повышающие надёжность и безопасность инструмента:
- регулятор оборотов — устройство, созданный для конфигурации количества оборотов мотора в разных режимах работы;
- плавный запуск — схема, обеспечивающая неспешное повышение оборотов мотора от нуля до наибольшего при включении устройства.
Используются в электромеханических инструментах, в конструкции которых употребляется коллекторный движок. Содействуют уменьшению износа механической части агрегата в свое время включения. Понижают нагрузку на электронные элементы механизма, запуская их в работу равномерно.
Как проявили исследования параметров материалов, более насыщенная выработка трущихся узлов происходит в свое время резкого перехода из состояния покоя в режим резвого движения. Например, один пуск бензинового двигателя в автомобиле равняется по износу поршневой группы к 700 км пробега.
При включении питания происходит скачкообразный переход от состояния покоя до вращения диска с движением 3.5,5–10 тыщ об/мин. Тем, кто работал с болгаркой, отлично понятно чувство, что машинка просто «вырывается из рук». В этот момент и происходит подавляющее количество поломок, связанных с механической частью агрегата.
Не наименьшую нагрузку испытывают и обмотки статора и ротора. Коллекторный движок стартует работая в режиме недлинного замыкания, электродвижущая сила уже толкает вал вперёд, однако инерция ещё не позволяет ему крутиться. Появляется скачок пускового тока в катушках электромотора. Конечно конструктивно они рассчитаны на такую работу, наступает момент приходит момент (к примеру, при скачке напряжения в сети), когда изоляция обмотки не выдерживает и происходит межвитковое замыкание.
При включении в электронную схему инструмента схем плавного запуска и конфигурации частоты вращения мотора, нашему клиенту остается вышеизложенные трудности автоматом исчезают. Не считая всего остального, решается неувязка «провала» напряжения в общей сети в момент пуска ручного инструмента. Это означает, что холодильник, телек либо компьютер не будут подвержены угрозы «перегорания». А предохранительные автоматы на счётчике не будут срабатывать и отключать ток дома либо квартире.
Схема плавного запуска употребляется в болгарках средней и высочайшей ценовой категорий, блок регулировки оборотов — в большей степени в проф моделях УШМ.
Регулировка оборотов позволяет обрабатывать болгаркой мягенькие материалы, делать узкую шлифовку и полировку — на большой скорости дерево либо краска просто сгорят.
Дополнительные электросхемы увеличивают цена инструмента, но наращивают срок службы и уровень безопасности во время работы.
Признаки поломки в электрической схеме и диагностика причины
Исключив упомянутые неполадки механической части УШМ, тревожными признаками сбоя работы электрической цепи могут быть:
Проводить диагностику рекомендуется поэтапно от простого к сложному, поэтому начинать нужно с провода. Для диагностики понадобится мультиметр и отвертка для разбора корпуса.
Силовой провод
Для «прозвонки» питающего кабеля мультиметр нужно включить в режиме омметра. Один щуп устанавливается на стержень вилки, а второй – на один из подводящих контактов кнопки. При исправном проводе каждый из двух токоприемных стержней вилки будет прозваниваться с соответствующим ему контактом. При неисправности провод нужно заменить.
Кнопка
Проверка исправности кнопки выполняется аналогично. Контакт входа прозванивается с контактом выхода, только при этом ее нужно нажимать. Неисправная кнопка ремонту не подлежит и заменяется на новую.
Блок регулировки оборотов
Если обороты болгарки перестали регулироваться, то причина очевидна. При этом чаще выход из строя этого блока сопровождается полной «тишиной» при включении. Прозвонить блок регулировки оборотов на отсутствие проводимости несложно, а вот определить перегоревшую деталь и починить его под силу только опытному специалисту.
Изготовление регулятора оборотов своими руками
Попытки приспособить обычный диммер мдля регулировки яркости лампы ничего не даст. Во-первых, эти устройства рассчитаны на совершенно другую нагрузку. Во-вторых, принцип работы диммера не совместим с управлением обмоткой электромотора. Поэтому приходится монтировать отдельную схему, и придумывать, как ее разместить в корпусе инструмента.
Самоделный регулятор скорости
Простейший тиристорный регулятор скорости вращения легко можно сделать самостоятельно. Для этого понадобится пять радиоэлементов, которые продаются на любом радиорынке.
Электрическая схема тиристорного регулятор скорости для вашего инструмента
Компактность исполнения позволяют разместить схему в корпусе УШМ без ущерба эргономике и надежности. Однако такая схема не позволяет сохранять крутящий момент при падении оборотов. Вариант подойдет для снижения оборотов при резке тонкой жести, проведении полировальных работ, обработке мягких металлов.
Если ваша болгарка используется для обработки камня, или на нее можно установить диски размером более 180 мм, необходимо собрать более сложную схему, где в качестве модуля управления используется микросхема КР1182ПМ1, или ее зарубежный аналог.
Электросхема регулировки оборотов с применением микросхемы КР1182ПМ1
Такая схема контролирует силу тока при любых оборотах, и позволяет минимизировать потерю крутящего момента при их снижении. К тому же, эта схема бережнее относится к двигателю, продлевая его ресурс.
Вопрос, как сделать регулировку оборотов инструмента, возникает при стационарном его размещении. Например, при использовании болгарки в качестве циркулярной пилы. В таком случае, регулятором оснащается точка подключения (автомат или розетка), и регулировка оборотов происходит дистанционно.
Вне зависимости от способа исполнения, регулятор оборотов УШМ расширяет возможности инструмента и добавляет комфорта при его использовании.
Особенности монтажа готового блока
В покупке и установке промышленного регулятора вовнутрь болгарки, в большинстве случаев приходится видоизменять корпус — прорезать в нём отверстие для вывода регулировочного колеса. Однако это может неблагоприятно отразиться на жёсткости кожуха. Потому предпочтительной является установка устройства снаружи.
Числа на регулировочном колесе обозначают количество оборотов шпинделя. Значение это не абсолютное, а условное. «1» — малые обороты, «9» — наибольшие. Другие числа служат для ориентировки при регулировании. Размещение колеса на корпусе бывает разным. К примеру, на УШМ Bosch PWS 1300–125 CE, Wortex AG 1213–1 E либо Watt WWS-900, оно размещено у основания рукояти. В других моделях, таких как Makita 9565 CVL, регулировочное колесо находится в торце кожуха.
Схема подключения регулятора к болгарке не непростая, однако время от времени не всегда просто протянуть кабели к кнопке, которая размещается на другом конце корпуса устройства. Задачка может отважиться подбором рационального сечения провода либо выводом его на поверхность кожуха.
Неплохой вариант — установка регулятора по устройства по другому крепление к сетевому кабелю. Редко всё выходит с первой пробы, при устройство приходится протестировать, после этого внести некие коррективы. Это составляет легче делать, когда доступ к его элементам открыт.
Принципиально! Если отсутствует стаж с электротехническими схемами, целесообразнее приобрести готовый заводской регулятор иначе говоря УШМ, оснащённую этой функцией.
Типовая схема регулятора оборотов
Вот так выглядит плата регулятора оборотов в сборе
Регулятор оборотов двигателя – это не просто переменный резистор, понижающий напряжение. Необходим электронный контроль величины силы тока, иначе с падением оборотов будет пропорционально снижаться мощность, а соответственно и крутящий момент. В конце концов, наступит критически малая величина напряжения, когда при малейшем сопротивлении диска электродвигатель просто не сможет повернуть вал. Поэтому, даже самый простой регулятор необходимо рассчитать и выполнить в виде проработанной схемы.
А более продвинутые (и соответственно дорогие) модели оснащаются регуляторами на основе интегральной микросхемы.
Интегральная схема регулятора. (наиболее продвинутый вариант)
Если рассматривать электрическую схему болгарки в принципе, то она состоит из регулятора оборотов и модуля плавного пуска. Электроинструменты, оснащенные продвинутыми электронными системами, существенно дороже своих простых собратьев. Поэтому далеко не каждый домашний мастер в состоянии приобрести такую модель. А без этих электронных блоков останется лишь обмотка электромотора и клавиша включения.
Надежность современных электронных компонентов УШМ превосходит ресурс обмоток двигателя, поэтому не стоит бояться приобретения электроинструмента, оснащенного такими приспособлениями. Ограничителем может быть лишь цена изделия. Мало того, пользователи недорогих моделей без регулятора рано или поздно приходят к самостоятельной его установке. Блок можно приобрести в готовом виде или изготовить самостоятельно.
Болгарка с регулятором оборотов: возможности электроинструмента
Если болгарка не оснащена регулятором оборотов, можно ли установить его самостоятельно? Большинство угловых шлифовальных машин (УШМ), в простонародье болгарок, имеют регулятор оборотов.
Регулятор оборотов расположен на корпусе УШМ
Рассмотрение различных регулировок нужно начать с анализа электрической схемы болгарки.
простейшее представление электросхемы шлифовальной машины
Более продвинутые модели автоматически поддерживают скорость вращения вне зависимости от нагрузки, но чаще встречаются инструменты с ручной регулировкой оборотов диска. Если на дрели или электрическом шуруповерте используется регулятор куркового типа, то на УШМ такой принцип регулирование невозможен. Во-первых – особенности инструмента предполагают другой хват при работе. Во-вторых – регулировка во время работы недопустима, поэтому значение оборотов выставляется при выключенном моторе.
Пускатели для болгарок с симистором на 20 А
Устройства с симисторами на 20 А подходят для профессиональных болгарок. У многих моделей применяются контакторные резисторы. В первую очередь они способны работать при высокой частоте. Максимальная температура пускателей равняется 55 градусам. У большинства моделей хорошо защищен корпус. Стандартная схема устройства предполагает применение трех контакторов емкостью от 30 пФ. Эксперты говорят о том, что устройства выделяются своей проводимостью.
Минимальная частота у пускателей составляет 35 Гц. Работать они способны в сети постоянного тока. Подключение модификаций осуществляется через переходники. Для моторов на 200 Вт хорошо подходят такие устройства. Фильтры довольно часто устанавливаются с триодами. Показатель чувствительности у них равняется не более 300 мВ. Довольно часто встречаются проводные компараторы с системой защиты. Если рассматривать импортные модели, то у них имеется интегральный преобразователь, который устанавливается с изоляторами. Проводимость тока обеспечивается на отметке 5 мк. При сопротивлении 40 Ом модель способна стабильно поддерживать большие обороты.
Схема подключения болгарки без регулятора
Угловую шлифовальную машинку, получившую на постсоветском пространстве прозвище «болгарка», 3-4 десятка лет назад в своей домашней мастерской хотел иметь каждый хозяин. Тогда для большинства людей это действительно была мечта, поскольку производил этот электрический инструмент только один завод — «Элтос-Болгарка» в болгарском городе Пловдив (отсюда и народное название). И хотя за прошедшее время количество и ассортимент болгарок выросли неимоверно, главные узлы конструкции инструмента не изменились.
Болгарка используются не только для шлифовки и полировки поверхностей, но и для обработки металла, бетона (с помощью алмазных или абразивных кругов).
Достоинства универсальных УШМ
УШМ (болгарка) METABO WEV 10-125 Quick 600388000 (в коробке). Фото 220Вольт
Не всегда обычной болгаркой без дополнительных опций удается решить задачу по обработке некоторых видов материалов, рабочий инструмент не приспособлен для эффективной работы на оборотах, которые выдает болгарка без регулятора скорости. Особенно остро проблема выбора нужных режимов стоит перед пользователями, занимающимися шлифовкой, зачисткой, полировкой различных материалов. Для выполнения работ иногда приходится искать другой инструмент с подходящими характеристиками.
Универсальность УШМ с регулировкой числа оборотов как раз состоит в возможности задавать самостоятельно скорость вращения, например, кордщеток при зачистке. При выполнении шлифовальных операций увеличивается пятно контакта между рабочим инструментом и обрабатываемой поверхностью, что требует применения болгарок повышенной мощности. Такие болгарки с установленными на них дополнительными опциями выполняют практически любой вид работ с различными материалами.
Как собрать схему регулятора своими руками
Простейший регулятор мощности, подходящий для болгарки, паяльника или лампочки, легко собрать своими руками.
Принципиальная электрическая схема
Для того чтобы собрать простейший регулятор оборотов для болгарки, необходимо приобрести детали, изображённые на этой схеме.
Принципиальная схема регулятора оборотов
Где:
- R1 — резистор, сопротивлением 4,7 кОм;
- VR1 — подстроечный резистор, 500 кОм;
- C1 — конденсатор 0,1 мкФ х 400 В;
- DIAC — симистор (симметричный тиристор) DB3;
- TRIAC — симистор BT-136/138.
Работа схемы
Подстроечный резистор VR1 изменяет время заряда конденсатора C1. При подаче напряжения на схему, в первый момент времени (первый полупериод входной синусоиды) симисторы DB3 и TRIAC закрыты. Напряжение на выходе равно нулю. Конденсатор C1 заряжается, напряжение на нём возрастает. В определённый момент времени, задаваемый цепочкой R1-VR1, напряжение на конденсаторе превышает порог открытия симистора DB3, симистор открывается. Напряжение с конденсатора передаётся на управляющий электрод симистора TRIAC, который также открывается. Через открытый симистор начинает протекать ток. В начале второго полупериода синусоиды симисторы закрываются до тех пор, пока конденсатор C1 не перезарядится в обратную сторону. Таким образом, на выходе получается импульсный сигнал сложной формы, амплитуда которого зависит от времени работы цепи C1-VR1-R1.
Порядок сборки
Сборка этой схемы не затруднит даже начинающего радиолюбителя. Запчасти доступны, купить их можно в любом магазине. В том числе и выпаять со старых плат. Порядок сборки регулятора на тиристорах следующий:
- На печатной плате или навесным монтажом собирается электрическая схема. Тиристоры монтируются на медном или алюминиевом радиаторе
- Проводится тестирование готового регулятора при помощи лампочки накаливания. Если всё работает правильно, накал лампочки будет изменяться в соответствии с поворотом регулятора.
Лампа накаливания 40–60 Вт плавно зажигается
- Собранное устройство устанавливается непосредственно на болгарку.
Регулятор монтируется в заранее подготовленное место
- Если испытания на болгарке прошли успешно, регулятор скорости крепится и закрывается кожухом.
Назначение каждого элемента электроснабжения болгарки УШМ 125
Схема болгарки включает в себя несколько элементов, обеспечивающих ее бесперебойную работу.
Назначение элементов для энергоснабжения:
- Якорь. Эта часть способствует движению абразивного круга для резки металлических изделий и заготовок. Необходимо создание большей скорости по отношению к дискам для обеспечения их вращательных движений. И, соответственно, при большей скорости якоря показатели мощности инструмента выше.
- Коллектор. Это площадка, размещенная на якоре, к которой подсоединяются все силовые линии. Его основная функция заключается в передаче сигналов по обмоткам на двигатель и блок управления таким образом, чтобы элементы правильно восприняли эту информацию. Элемент сразу бросается в глаза при снятии крышки с корпуса, так как обладает отполированной поверхностью, и его размеры довольно большие.
- Электрощетки. Предназначение этих элементов для подвода электротока к кабелю. При нормальном рабочем размещении через отверстие, предназначенное для вентиляции, будет наблюдаться свечение, исходящее от них. Если же отмечается, что таковое отсутствует, проходит слабо либо почти незаметно, то это показатель того, что с электрощетками проблемы.
- Редуктор. Основная конструктивная деталь для электросхемы и для всего технического устройства в целом. Его функция заключается в передаче электроэнергии от якоря к абразивному диску. Таким образом обеспечивается вращение, которое создает работу. По факту только редуктор способствует увеличению скоростных и мощностных характеристик углошлифовальных машин.
- Статор. Это самый сложный узел, дополняющий устройство болгарки. Именно в нем находятся обмотки и якоря, и ротора, которые являются первичными механизмами, обеспечивающими движение. Обмотки катушки статора четко рассчитаны до последнего витка. Если этот элемент выйдет из строя, то вряд ли не опытному рабочему удастся восстановить обмотку. Это бывает, но в исключительных случаях. Лучше всего обратиться в специализированную мастерскую по вопросу перемотки статора.
Схема самодельного регулятора
Одна из самых популярных схем для плавного пуска двигателя болгарки с возможностью регулировки оборотов представлена ниже.
Основой данного регулятора являются микросхема КР118ПМ1, а также симисторы, являющиеся силовой частью устройства. Используя эту схему, можно изготовить регулятор мощности своими руками, даже не имея специальных знаний в радиоэлектронике. Главное, чтобы вы умели пользоваться паяльником.
Данный блок работает следующим образом.
- После нажатия на кнопку запуска агрегата электрический ток начинает поступать, в первую очередь, на микросхему (DA1).
- Управляющий конденсатор начинает плавно заряжаться и через некоторое время набирает нужную величину напряжения. Благодаря этому, открывание тиристоров в микросхеме происходит с некоторой задержкой. Она зависит от времени, которое требуется для полного заряда конденсатора.
- Поскольку симистор VS1 находится под управлением теристоров микросхемы, то он открывается так же плавно.
Вышеописанные процессы происходят периодами, которые сокращаются с каждым разом. Поэтому напряжение, подаваемое на обмотки двигателя, нарастает не скачкообразно, а медленно, в результате чего происходит плавный старт болгарки.
От емкости конденсатора C2 зависит время набора электромотором полных оборотов. Емкость конденсатора в 47 мкФ позволяет запустить двигатель за 2 секунды. Когда происходит выключение УШМ, разряд конденсатора C1 осуществляется с помощью резистора R1 на 60 кОМ за 3 секунды, после чего данный электронный модуль снова готов к пуску.
Важно, чтобы симистор VS1 имел следующие характеристики:
- минимальная сила тока, на которую он рассчитан, должна быть 25 А;
- симистор должен быть рассчитан на максимальное напряжение 400 В.
Данная схема и регуляторы, сделанные по ней, были неоднократно испытаны многими мастерами на болгарках мощностью до 2000 Ватт. Стоит отметить, что данное устройство, благодаря микросхеме КР118ПМ1, рассчитано на мощность до 5000 Вт. Так что у него есть немалый запас прочности.
В идеале, чтобы спаять регулятор оборотов для болгарки, потребуется нарисовать печатную плату, вытравить контакты кислотой и затем пролудить их, просверлить отверстия и припаять радиодетали. Но все можно сделать проще:
- спаяйте все детали схемы на весу, то есть ножка к ножке;
- к симистору прикрепите радиатор (можно сделать из листового алюминия).
Спаянный таким образом регулятор будет занимать меньше места, и его можно легко разместить в корпусе болгарки.