Как сделать регулятор оборотов для болгарки своими руками, как уменьшить или увеличить скорость

Для какой цели УШМ невысокие обороты?

Интегрированная опция регулировки числа оборотов круга даст возможность бережно подвергать обработке такие материалы, как дерево либо пластик. На пониженных скоростях увеличиваются комфортабельность и безопасность. Наиболее практична подобная опция в радио- и электромонтажном деле, СТО и студиях, занимающихся реставрацией.

К тому же в среде профессионалов, использующих электроинструмент, бытует суждение, что чем тривиальнее устроено приспособление, тем оно надежнее. А добавочную сервисную «начинку» желательно вывести за границы болгарки. При подобном подходе обслуживание оборудования существенно упрощается. В связи с этим некоторые фирмы умышленно производят выносные индивидуальные электрорегуляторы, подключающиеся к сетевому кабелю УШМ.

Для чего болгарке плавный пуск и регулятор оборотов?

В современных углошлифовальных машинах используют 2 необходимые опции, увеличивающие характеристики и безопасность оснащения:

• регулятор оборотов (частотный преобразователь) – устройство, предназначенное для преобразования числа оборотов мотора в разных режимах функционирования;
• устройство плавного пуска – схема, которая обеспечивает неторопливое наращивание оборотов мотора от нулевой отметки до предельного значения при подключении агрегата.

Используются в электромеханическом оборудовании, в структуре которого практикуется электромотор переменного тока с коллектором. Содействуют снижению изнашивания мехчасти агрегата при включении. Уменьшают нагрузку на электрические компоненты машины, вводя их в работу плавно. Как выявили изучения качеств материалов, особенно сильная выработка соприкасающихся узлов производится в процессе внезапного перехода из неподвижного состояния к быстрой активности. Например, один пуск ДВС в автомашине равняется по изнашиванию поршня и группы уплотняющих колец к 700 километрам пробега.

При подаче электропитания совершается скачкообразный переход от неподвижного состояния до вращения круга со стремительностью 2,5-10 тысяч оборотов за 60 секунд. Тому кто пользовался угловой шлифмашиной, отлично известно чувство, что инструмент прямо «вылетает из рук». Как раз в этот миг и случается большая часть аварий, сопряженных с мехчастью агрегата.

Обмотки ротора и статора ощущают не меньшую нагрузку. Электромотор переменного тока с коллектором запускается в режиме короткого замыкания, ЭДС уже выталкивает вал вперед, однако сила инерции еще не дает возможность ему вертеться. Зарождается скачок пускового электротока в катушках электродвигателя. Несмотря на то что по конструкции они разработаны для подобной работы, со временем приходит мгновение (к примеру, при перепаде напряжения в электросети), когда изолятор обмотки не способен выдержать и проистекает замыкание между витками.

При введении в электросхему инструментария схем приспособления плавного пуска и перемены частотности вращения мотора все вышеописанные неприятности самопроизвольно пропадают. Помимо всего, решается вопрос внезапного и значительного снижения напряжения в общей электросети во время пуска инструмента. Отсюда понятно, что бытовые электроприборы не подвергнутся опасности выхода из строя. А автоматические выключатели на электросчетчике не станут срабатывать и выключать ток в квартире либо доме.

Схема плавного пуска применяется в углошлифмашинах среднего и высокого ценового сегмента, узел регулирования оборотов – все больше в профессиональных модификациях болгарок. Регулирование оборотов дает возможность подвергать обработке угловой шлифмашиной мягкие материалы, осуществлять деликатное шлифование и полировку, так как на больших оборотах дерево либо краска попросту сгорят. Вспомогательная электросхема повышает цену инструментария, но продлевает срок эксплуатации и степень безопасности при использовании.

Как собрать регулятор своими руками?

Упрощенный и довольно надежный в эксплуатации частотный преобразователь для УШМ сооружается собственными руками из доступных электрических деталей. Внизу находится схема, на которой показаны все требуемые компоненты для монтирования на плате печатного монтажа интересующего нас приспособления.

Итак, нам потребуются:

• симметричный триодный тиристор (или триак, симистр) DIAC (DB3);
• резистор (сопротивление) R1 (его параметры должно составлять 4,7 кОм);
• дополнительный триак ВТ136/138 (TRIAC);
• конденсатор С1 (400 В, 0,1 мкФ);
• дополнительное сопротивление VR1 на 500 кОм.

Подобная схема функционирует по следующему методу.

• Время зарядки конденсатора модифицируется вспомогательным резистором (он получил название подстроечный). Когда на схему поступает напряжение, симистры пребывают в затворенном положении, а на выводе наблюдается нулевое значение напряжения.
• В процессе зарядки конденсатора отмечается повышение напряжения на нем, что ведет к раскрытию симистра DB3. В результате этого напряжение попадает на ВТ136/138. Этот тиристорный элемент тоже раскрывается, и сквозь него идет электрический ток.
• После этого симметричные компоненты вновь закрываются и пребывают в подобном статусе до абсолютной перезарядки конденсатора в противоположную сторону.
• В конечном счете на выводе мы обретаем сложный по конфигурации детерминированный сигнал конечной энергии. Его точный диапазон определяется периодом выполнения функций цепи конденсатор – вспомогательное сопротивление – сопротивление R1.

Симистры, как правило, располагаются на плате печатного монтажа. Ее легко создать из текстолита (применяется многослойный прессованный пластик, состоящий из теплоизоляционного волокна и фольги). Отдельные мастера вырезают плату посредством резака. Практикуется размещение элементов схемы способом навесного монтирования. Симистры монтируются только на алюминиевом либо медном теплообменнике. Он исполняет роль хорошего теплоотвода.

Испытание собранного приспособления производится при помощи обыкновенной лампы накаливания на 40-60 Вт. Подсоединяете ее к схеме, приступаете к регулированию мощности свечения. Если яркость меняется, следовательно, вы все выполнили правильно. Теперь можно приступать к монтажу регулятора в оболочку углошлифовальной машины. Осуществить это бывает не очень легко, поскольку необходимо добиться того, чтобы вспомогательное устройство не было помехой вам при использовании углошлифовальной машинки.

Место монтажа кустарного управляющего устройства вам будет необходимо рассчитать самостоятельно, в соответствии с особенностями конструкции болгарки. Установка схемы производится:

• в добавочную коробку, монтируемую на корпус агрегата;
• в рукоятку держателя;
• в маленькую пустую нишу (она предназначается для охлаждения и обеспечения циркулирования воздушных масс) в задней области УШМ.

Само подсоединение схемы к устройству производится методом интегрирования ее в канал электрического питания угловой шлифмашины. С этим трудностей у вас, надо думать, не появится.

Без потери мощности

Регулятор, который изменяет обороты, не теряя мощности, самостоятельно изготовить практически невозможно. Такие устройства с обратной связью по отслеживанию величины оборотов и корректировкой на их основании силы тока выпускаются только производителями болгарок. Изготовить или установить самостоятельно можно только регуляторы на полупроводниковых схемах, которые не гарантируют 100% сохранения мощности при изменении частоты вращения шпинделя болгарки.

Как уменьшить/увеличить скорость вращения диска

Готовую недорогую китайского производства плату можно смонтировать, как сделал автор следующего видео, в отдельном пластиковом корпусе, подключенного к кабелю с вилкой и установленном на нем розеткой. Подключив вилку к электрической сети, а болгарку к нему через розетку, можно изменяя регулировочным колесиком величину переменного сопротивления, устанавливать на УШМ требуемые обороты. Полировка поверхности таким электроинструментом будет производиться намного качественнее.

Подсоединение регулятора к УШМ

Частотный преобразователь подсоединяется к инструменту последовательно. Если в ручке угловой шлифмашины имеется свободное пространство, то там можно разместить этот прибор. Схема, собранная посредством навесного монтажа, приклеивается эпоксидкой, которая будет служить в качестве изолятора и защиты от вибраций. Резистор переменного сопротивления с пластиковой ручкой вынесите наружу, чтобы корректировать обороты.

Монтаж регулятора в полость корпуса угловой шлифмашины

Электронное устройство, собранное отдельно от УШМ, помещается в оболочку из диэлектрического материала, поскольку все компоненты пребывают под напряжением. К корпусу фиксируется переносная электророзетка с кабелем. Наружу выносится рукоятка резистора переменного сопротивления. Регулятор подключается в электросеть, а инструмент в портативную электророзетку.

Испытание электронного блока

Перед подключением блока к инструменту испытаем его. Возьмите накладную розетку. Вмонтируйте в неё два провода. Один из них подключите к плате, а второй к сетевому кабелю. У кабеля остался ещё один провод. Его подключите к сетевой плате. Получается, что регулятор включён последовательно в цепь питания нагрузки. Подключите к цепи лампу и проверьте работу прибора.

Как отключить, убрать датчик напряжения

В следующем видео у автора на одной из моделей болгарки вышел из строя регулятор оборотов. Попытки его отремонтировать не увенчались успехом. Автор описывает, как можно убрать поломанный регулятор и собрать электрическую схему без него (просто подключить обмотки статора напрямую через выключатель). Болгарка будет функционировать, только на одних лишь максимальных оборотах.

Что такое плавный пуск

Статор электродвигателя представляет собой катушку индуктивности, следовательно, существуют сопротивления с активной и реактивной составляющей.

При протекании электрического тока через радиоэлементы, имеющие сопротивление с активной составляющей, происходят потери, связанные с преобразованием части мощности в тепловой вид энергии. Например, резистор и обмотки статора электродвигателя обладают сопротивлением с активной составляющей. Вычислить активное сопротивление не составляет труда, так как происходит совпадение фаз тока (I) и напряжения (U). Используя закон Ома для участка цепи, можно рассчитать активное сопротивление: R = U/I. Оно зависит от материала, площади поперечного сечения, длины и его температуры.

Если ток проходит через реактивный тип элементов (с емкостными и индуктивными характеристиками), то, в этом случае, появляется реактивное R. Катушка индуктивности, не имеющая практически активного сопротивления (при расчетах не учитывается R ее обмоток). Этот вид R создается благодаря Электродвижущей силе (ЭДС) самоиндукции, которая прямо пропорционально зависит от индуктивности и частоты I, проходящего через ее витки: Xl = wL, где w — угловая частота переменного тока (w = 2*Пи*f, причем f — частота тока сети) и L — индуктивность (L = n * n / Rm, n — число витков и Rm — магнитное сопротивление).

При включении электродвигателя пусковой ток в 7 раз больше номинального (ток, потребляемый при работе инструмента) и происходит нагрев обмоток статора. Если статорная катушка является старой, то может произойти межвитковое КЗ, которое повлечет выход электроинструмента из строя. Для этого нужно применить устройство плавного пуска электроинструмента.

Одним из методов снижения пускового тока (Iп) является переключение обмоток. Для его осуществления необходимы 2 типа реле (времени и нагрузки) и наличие трех контакторов.

Пуск электромотора с обмотками, соединенными по типу «звезда» возможен только при 2-х не одновременно замкнутых контакторах. Через определенный интервал времени, который задает реле времени, один из контакторов отключается и включается еще один, не задействованный ранее. Благодаря такому чередованию включения обмоток и происходит снижение пускового тока. Этот способ обладает существенным недостатком, так как при одновременно замыкании двух контакторов возникает ток КЗ. Однако при использовании этого способа обмотки продолжают нагреваться.

Читайте также:  Станок для заточки сверл: изготовление прибора своими руками

Еще одним способом снижения пускового тока является частотное регулирование запуска электродвигателя. Принципом такого подхода является частотное изменение питающего U. Основной элемент этого вида устройств плавного пуска является частотный преобразователь, состоящий из следующих элементов:

1. Выпрямитель.
2. Промежуточная цепь.
3. Инвертор.
4. Электронная схема управления.

Выпрямитель изготавливается из мощных диодов или тиристоров, выполняющий роль преобразователя U питания сети в постоянный пульсирующий ток. Промежуточная цепь сглаживает пульсирующий постоянный ток на выходе выпрямителя, которая собирается на конденсаторах большой емкости. Инвертор необходим для непосредственного преобразования сигнала на выходе промежуточной цепи в сигнал амплитуды и частоты переменной составляющей. Электронная схема управления нужна для генерации сигналов, необходимых для управления выпрямителем, инвертором.

Принцип действия

Во время пуска электродвигателя коллекторного типа происходит значительное кратковременное увеличение тока потребления, которое и служит причиной преждевременного выхода из строя электроинструмента и сдачей его в ремонт. Происходит износ электрических частей (превышение тока в 7 раз) и механических (резкий запуск). Для организации «мягкого» пуска следует применять устройства плавного пуска (далее УПП). Эти устройства должны соответствовать основным требованиям:

1. 
   Плавное увеличение нагрузки.
2. Возможность запуска двигателя через определенные интервалы времени.
3. Обеспечение защиты от линейных скачков U, пропадания фазы (для 3-фазного электродвигателя) и различных помех электрической составляющей.
4. Значительно повышение срока эксплуатации.

Наиболее широкое распространение получили симисторные УПП, принципом действия которых является плавное регулирование U при помощи регулировки угла открытия перехода симистора. Симистор нужно подключить напрямую к обмоткам двигателя и это позволяет уменьшить пусковой ток от 2 до 5 раз (зависит от симистора и схемы управления). К основным недостаткам симисторных УПП являются следующие:

1. Сложные схемы.
2. Перегрев обмоток при длительном запуске.
3. Проблемы с запуском двигателя (приводит к значительному нагреву статорных обмоток).

Схемы усложняются при использовании мощных двигателей, однако, при небольших нагрузках и холостом ходе возможно использование простых схем.

УПП с регуляторами без обратной связи (по 1 или 3 фазам) получили широкое распространение. В моделях этого типа появляется возможность предварительного выставления времени пуска и величины U перед пуском двигателя. Однако, в этом случае невозможно регулировать величину вращающего момента при нагрузке. С этой моделью применяется специальное устройство для снижения пускового тока, защиты от пропадания и перекоса фаз, а также от перегрузок. Заводские модели имеют функцию слежения за состоянием электромотора.

Простейшие схемы однофазного регулирования исполняются на одном симисторе и используются для инструмента с мощностью до 12 кВт. Существуют более сложные схемы, позволяющие производить регулировку параметров питания двигателя мощностью до 260 кВт. При выборе УПП заводского производства необходимо учесть такие параметры: мощность, возможные режимы работы, равенство допустимы токов и количество запусков в определенный промежуток времени.

Читайте также:  Торцовочная пила с протяжкой своими руками

Применение в болгарке

Во время запуска угловой шлифовальной машинки (УШМ) появляются высокие нагрузки динамического характера на детали инструмента.

Дорогие модели снабжены УПП, но не обыкновенные разновидности, например, УШМ фирмы «Интерскол». Инерционный рывок способен вырвать из рук УШМ, при этом происходит угроза жизни и здоровью. Кроме того, при пуске электродвигателя инструмента происходит перегрузка по току и в результате этого — износ щеток и значительный нагрев статорных обмоток, изнашивается редуктор и возможно разрушение режущего диска, который может треснуть в любой момент и причинить вред здоровью, а может даже и жизни. Инструмент нужно обезопасить и для этого следует сделать болгарку с регулировкой оборотов и плавным пуском своими руками.

Схема плавного пуска

В интернете часто встречается схема плавного пуска, построенная на достаточно редкой отечественной микросхеме К1182ПМ1Р, достать которую сейчас не всегда легко. Именно поэтому я предлагаю к сборке не менее эффективную схему, ключевым звеном которой является доступная микросхема TL072, вместо неё также можно ставить LM358. Время, за которое двигатель набирает полные обороты задаётся конденсатором С1. Чем больше его ёмкость, тем больше времени понадобиться для разгона, самый оптимальный вариант – 2,2 мкФ. Конденсаторы С1 и С2 должны быть рассчитаны на напряжение как минимум 50 вольт. Конденсатор С5 – как минимум 400 вольт. Резистор R11 будет рассеивать приличное количество тепла, поэтому его мощность должна быть как минимум 1 Ватт. В схеме можно применить любые маломощные транзисторы, Т1, Т2, Т4 имеют n-p-n структуру, можно использовать BC457 или отечественные КТ3102, Т4 имеет структуру p-n-p, на его место подойдут BC557 или КТ3107. Т5 – любой подходящий по мощности и напряжению семистор, например, BTA12 или ТС-122.

Изготовление плавного пуска

Схема собирается на печатной плате размерами 45 х 35 мм, плата разведена как можно компактней, чтобы её можно было встроить внутрь корпуса инструмента, который требует плавного пуска. Провода питания лучше впаять напрямую в плату, но если мощность нагрузки небольшая, то можно установить клеммники, как я и сделал. Плата выполняется методом ЛУТ, фотографии процесса представлены ниже.

Дорожки желательно залудить перед впаиванием деталей, так улучшиться их проводимость. Микросхему можно установить в панельку, тогда её можно будет без проблем снять с платы. Сначала запаиваются резисторы, диоды, мелкие конденсаторы, а уже впоследствии самые крупные компоненты. После завершения сборки платы её обязательно нужно проверить на правильность монтажа, прозвонить дорожки, отмыть оставшийся флюс.

Простейшая схема

УПП с регулированием оборотов на тиристоре КУ 202 получил широкое применение благодаря очень простой схеме исполнения (схема 1). Его подключение не требует особых навыков. Радиоэлементы для него достать очень просто. Состоит эта модель регулятора из диодного моста, переменного резистора (выполняет роль регулятора U) и схемы настройки тиристора (подача U на управляющий выход номиналом 6,3 вольта) отечественного производителя.

Схема 1. Электросхема внутреннего блока с регулировкой оборотов и плавным пуском (схема электрическая принципиальная)

Благодаря размерам и количеству деталей регулятор этого типа можно встроить в корпус электроинструмента. Кроме того, следует вывести ручку переменного резистора и сам регулятор оборотов можно доработать, встроив кнопку перед диодным мостом.

Основной принцип работы заключается в регулировке оборотов электродвигателя инструмента благодаря ограничению мощности в ручном режиме. Эта схема позволяет использовать электроинструмент мощностью до 1,5 кВт. Для увеличения этого показателя необходимо заменить тиристор на более мощный (информацию об этом можно найти в интернете или справочнике). Кроме того, нужно учесть и тот факт, что схема управления тиристором будет отличаться от исходной. КУ 202 является отличным тиристором, но его существенный недостаток состоит в его настройке (подборка деталей для схемы управления). Для осуществления плавного пуска в автоматическом режиме применяется схема 2 (УПП на микросхеме).

Плавный пуск на микросхеме

Оптимальным вариантом для изготовления УПП является схема УПП на одном симисторе и микросхеме, которая управляет плавным открытием перехода p-n типа. Питается устройство от сети 220 В и ее несложно собрать самому. Очень простая и универсальная схема плавного пуска электродвигателя позволяет также и регулировать обороты (схема 2). Симистор возможно заменить аналогичным или с характеристиками, превышающими исходные, согласно справочнику радиоэлементов полупроводникового типа.

Схема 2. Схема плавного пуска электроинструмента

Устройство реализуется на основе микросхемы КР118ПМ1 и симисторе. Благодаря универсальности устройства его можно использовать для любого инструмента. Он не требует настройки и устанавливается в разрыв кабеля питания.

При пуске электродвигателя происходит подача U на КР118ПМ1 и плавный рост заряда конденсатора С2. Тиристор открывается постепенно с задержкой, зависящей от емкости управляющего конденсатора С2. При емкости С2 = 47 мкФ происходит задержка при запуске около 2 секунд. Она зависит прямо пропорционально от емкости конденсатора (при большей емкости время запуска увеличивается). При отключении УШМ конденсатор С2 разряжается при помощи резистора R2, сопротивление которого равно 68 к, а время разрядки составляет около 4 секунд.

Для регулирования оборотов нужно заменить R1 на резистор переменного типа. При изменении параметра переменного резистора происходит изменение мощности электромотора. R2 изменяет величину тока, протекающего через вход симистора. Симистор нуждается в охлаждении и, следовательно, в корпус модуля можно встроить вентилятор.

Основной функцией конденсаторов C1 и C3 является защита и управление микросхемой. Симистор следует подбирать, руководствуясь следующими характеристиками: прямое U должно составлять 400..500 В и прямой ток должен быть не менее 25 А. При таких номиналах радиоэлементов к УПП возможно подключать инструмент с мощностью от 2 кВт до 5 кВт.

Таким образом, для запуска электродвигателей различного инструмента необходимо использовать УПП заводского изготовления или самодельные. УПП применяются для увеличения срока эксплуатации инструмента. При запуске двигателя происходит резкое увеличение тока потребления в 7 раз. Из-за этого возможно подгорание статорных обмоток и износ механической части. УПП позволяют значительно снизить пусковой ток. При изготовлении УПП самостоятельно нужно соблюдать правила безопасности при работе с электричеством.